JP7460015B2 - Precious metal adsorbent, precious metal recovery method, and precious metal adsorbent regeneration method - Google Patents

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Description

本発明は、貴金属吸着剤、貴金属回収方法及び貴金属吸着剤の再生方法に関する。
本出願は、2021年3月24日に、日本に出願された特願2021-050484に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
The present invention relates to a precious metal adsorbent, a method for recovering precious metals, and a method for regenerating a precious metal adsorbent.
This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-050484 filed on March 24, 2021, the contents of which are incorporated herein by reference.

金、銀、白金といった貴金属は、その希少性と耐久性から古来より高い価値を見いだされてきた。現代においては、さらに触媒等工業用途としても重要な位置を有している。しかしながら、例えば金の採掘量は年々増加し、可採年数は2013年基準で後18年程度とも言われている。また社会不安と共に、その価格は乱高下を繰り返しながら長期的に見て上昇傾向にある。 Precious metals such as gold, silver, and platinum have been highly valued since ancient times due to their rarity and durability. In modern times, they also play an important role in industrial applications such as catalysts. However, for example, the amount of gold mined is increasing year by year, and it is said that the mineable years are about 18 years away as of 2013. In addition, along with social unrest, its price has been fluctuating wildly but has been on an upward trend in the long term.

その一方で、近年の精密機器には大量の金や銀が含まれ、これらの廃棄物は都市鉱山とも形容される。日本の都市鉱山には、2006年現存埋蔵量の金16%、銀22%が存在すると目され、その有効活用は重要な課題である。 On the other hand, recent precision equipment contains large amounts of gold and silver, and this waste is sometimes described as urban mines. Japan's urban mines are estimated to contain 16% of the existing gold reserves and 22% of the silver in 2006, and their effective utilization is an important issue.

従来の一般的な貴金属の回収方法として、溶媒抽出法やイオン交換樹脂法が挙げられる。溶媒抽出法は工程が複雑であるとともに、大量に発生する廃液の処理が問題となる。一方、イオン交換樹脂法は、特定の官能基を導入した合成樹脂を使用すること、樹脂からの脱離プロセスが煩雑であるため高コストになりやすい。 Conventional methods for recovering precious metals include solvent extraction and ion exchange resin methods. Solvent extraction requires complicated steps, and disposal of the large amounts of waste liquid generated is problematic. On the other hand, ion exchange resin methods require the use of synthetic resins with specific functional groups and involve a complicated desorption process from the resin, which can make them expensive.

これに代わる手段として、近年、各種新しい形での貴金属吸着材料の検討が行われており、例えば、平均重合度が3~4のプロアントシアニジンオリゴマーに対して等モルのグルタルアルデヒドを架橋剤として加えて架橋してなる不溶性ゲルを用いて金(Au)、銀(Ag)、パラジウム(Pd)を吸着可能であることが開示されている(特許文献1)。
また、他の手段として、特定の構造式で表される多孔性ポルフィリン高分子を用いた貴金属回収が開示されている。この手段では、海水のような低濃度であっても、貴金属が濃縮可能であるほどの吸着性能であり、かつ吸着後酸処理することによって吸着剤として再使用可能であるとされている(特許文献2)。
As an alternative to this, various new forms of noble metal adsorption materials have been studied in recent years. It has been disclosed that gold (Au), silver (Ag), and palladium (Pd) can be adsorbed using an insoluble gel formed by crosslinking (Patent Document 1).
Further, as another means, recovery of precious metals using a porous porphyrin polymer represented by a specific structural formula is disclosed. This method is said to have adsorption performance sufficient to concentrate precious metals even at low concentrations such as seawater, and is said to be reusable as an adsorbent by acid treatment after adsorption (patented). Reference 2).

また、硫化銅を水銀吸着剤に用いた例や(特許文献3)、有機硫黄化合物であるチオウレア骨格のハイドロゲルを金、白金、パラジウムの吸着剤に用いた例が報告されている(特許文献4)。In addition, there are reports of the use of copper sulfide as an adsorbent for mercury (Patent Document 3), and of a hydrogel based on a thiourea skeleton, an organic sulfur compound, as an adsorbent for gold, platinum, and palladium (Patent Document 4).

特開2019-72722号公報JP 2019-72722 A 特開2019-104911号公報JP2019-104911A 特開2019-171257号公報JP 2019-171257 A 特開2011-183376号公報Japanese Patent Application Publication No. 2011-183376

しかしながら、特許文献1では、ブドウ種子由来のポリフェノールを原料としたゲルが金を選択的に吸着することが開示されているが、金の吸着量の定量的な知見や、吸着した金の回収方法に関する知見は無い。
また、特許文献2では、吸着剤である多孔性ポルフィリン高分子の合成難易度は高く、また、吸着後の金を酸処理で回収するため、溶解している金イオンを0価の金に還元しなければならず、金の還元処理が煩雑である。更に、吸着対象が金イオンの場合、ポルフィリン高分子1mg当たり1.617mg、プラチナイオンの場合、ポルフィリン高分子1mg当たり0.1968mgが吸着できるとされているが、更なる高吸着能を実現するためには、48時間程の長い時間で光照射することが必要であり、より短時間かつ簡易な方法での吸着性能が望まれている。
更に、特許文献3では、硫化銅を水銀以外の貴金属の吸着に用いることやその場合の吸着性能についての開示は無い。特許文献4でも、有機硫黄化合物であるであるチオウレア骨格のハイドロゲルを用いた場合の金等の吸着量が十分では無く、また吸着限界濃度についての開示は無く、改善の余地がある。
However, Patent Document 1 discloses that a gel made from polyphenol derived from grape seeds selectively adsorbs gold, but there is no quantitative knowledge of the amount of gold adsorbed or a method for recovering adsorbed gold. There is no knowledge regarding this.
In addition, in Patent Document 2, the difficulty in synthesizing the porous porphyrin polymer that is the adsorbent is high, and in order to recover gold after adsorption by acid treatment, dissolved gold ions are reduced to zero-valent gold. The gold refund process is complicated. Furthermore, when the adsorption target is gold ions, it is said that 1.617 mg per 1 mg of porphyrin polymer can be adsorbed, and in the case of platinum ions, 0.1968 mg per 1 mg of porphyrin polymer can be adsorbed, but in order to achieve even higher adsorption capacity. It is necessary to irradiate light for a long time of about 48 hours, and adsorption performance using a shorter and simpler method is desired.
Further, Patent Document 3 does not disclose the use of copper sulfide to adsorb noble metals other than mercury, or the adsorption performance in that case. Even in Patent Document 4, when a hydrogel having a thiourea skeleton, which is an organic sulfur compound, is used, the adsorption amount of gold, etc. is not sufficient, and there is no disclosure of the adsorption limit concentration, so there is room for improvement.

本発明は、貴金属に対する高い吸着性能を実現しつつ、貴金属を容易に回収することできる貴金属吸着剤、貴金属回収方法及び貴金属吸着剤の再生方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a precious metal adsorbent, a precious metal recovery method, and a method for regenerating a precious metal adsorbent that can easily recover precious metals while achieving high adsorption performance for precious metals.

本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、金属硫化物を貴金属吸着剤、特に二硫化モリブデン粒子を貴金属吸着剤として用いると、金属硫化物の貴金属に対する選択性により、高い吸着性能を実現できることを見出した。なかでも、二硫化モリブデン粒子を金の吸着剤として用いると、二硫化モリブデン粒子の金に対する選択性が極めて高く、二硫化モリブデン粒子の単位質量当たりの貴金属の吸着量が従来の貴金属吸着剤よりも大幅に増大し、吸着性能を向上できることを見出した。As a result of extensive research, the inventors have found that when metal sulfides are used as precious metal adsorbents, particularly molybdenum disulfide particles, high adsorption performance can be achieved due to the selectivity of the metal sulfides to precious metals. In particular, when molybdenum disulfide particles are used as a gold adsorbent, the selectivity of the molybdenum disulfide particles to gold is extremely high, and the amount of precious metal adsorbed per unit mass of the molybdenum disulfide particles is significantly increased compared to conventional precious metal adsorbents, thereby improving adsorption performance.

また、本出願人が保有する技術「nmサイズの酸化モリブデン微粒子」を原料として二硫化モリブデン粒子を製造すると、粒子含有樹脂組成物の鉱山品の粉砕や汎用酸化モリブデン(μmスケール)からの合成では達成困難な、板状構造をもち且つ単位重量当たりの表面積が大きいnmサイズの二硫化モリブデン粒子が得られる。よってこの二硫化モリブデン粒子を貴金属吸着剤、特に金吸着剤として用いると、二硫化モリブデン粒子の大きい比表面積及び金と硫黄との親和性により、金吸着速度及び金吸着量が格段に増大することを見出した。 In addition, if molybdenum disulfide particles are produced using the "nm-sized molybdenum oxide fine particles" owned by the present applicant as a raw material, it is possible to produce molybdenum disulfide particles using the "nm-sized molybdenum oxide fine particles" technology owned by the present applicant. Nanometer-sized molybdenum disulfide particles with a plate-like structure and a large surface area per unit weight, which is difficult to achieve, are obtained. Therefore, when these molybdenum disulfide particles are used as a noble metal adsorbent, especially a gold adsorbent, the gold adsorption rate and amount of gold adsorption can be significantly increased due to the large specific surface area of the molybdenum disulfide particles and the affinity between gold and sulfur. I found out.

更に、上記貴金属吸着剤に貴金属を吸着させた後に、貴金属吸着剤を酸素存在下で加熱し揮発させることにより、貴金属の価数を変化させずに0価のまま当該貴金属を回収できる。このため、貴金属元素の還元処理が不要となって貴金属を容易に回収でき、また、還元処理に伴う環境負荷を無くすことができることを見出した。特に、二硫化モリブデン粒子に貴金属を吸着させた後に、二硫化モリブデン粒子を酸素存在下で加熱すると、二硫化モリブデンが酸化された酸化モリブデン粒子の高い揮発性により、貴金属をより容易に回収できることを見出した。 Furthermore, after adsorbing the noble metal on the noble metal adsorbent, the noble metal adsorbent is heated in the presence of oxygen to volatilize it, thereby making it possible to recover the noble metal in a zero-valent state without changing the valence of the noble metal. For this reason, it has been found that the reduction treatment of the noble metal element is no longer necessary, the precious metal can be easily recovered, and the environmental burden associated with the reduction treatment can be eliminated. In particular, we found that when molybdenum disulfide particles are heated in the presence of oxygen after noble metals are adsorbed onto the molybdenum disulfide particles, the noble metals can be recovered more easily due to the high volatility of molybdenum oxide particles in which molybdenum disulfide is oxidized. I found it.

また、揮発した金属酸化物を回収した後に、硫黄源の存在下で加熱するなどの方法で金属酸化物を硫化させることにより金属硫化物が得られることから、貴金属吸着剤としての金属硫化物を容易に再生することができ、得られた金属硫化物を再利用することで金属資源の消費を抑制できることを見出した。 In addition, after recovering the volatilized metal oxide, the metal oxide can be sulfidized by, for example, heating in the presence of a sulfur source to obtain metal sulfides. This makes it possible to easily regenerate the metal sulfides as precious metal adsorbents, and the researchers found that the consumption of metal resources can be reduced by reusing the metal sulfides obtained.

すなわち、本発明は以下の構成を提供する。
[1]金属硫化物を含有する、貴金属吸着剤。
That is, the present invention provides the following configuration.
[1] A noble metal adsorbent containing metal sulfide.

[2]前記金属硫化物が二硫化モリブデン粒子で構成される、上記[1]に記載の貴金属吸着剤。 [2] The noble metal adsorbent according to [1] above, wherein the metal sulfide is composed of molybdenum disulfide particles.

[3]動的光散乱法により求められる前記二硫化モリブデン粒子のメディアン径D50が10nm以上1000nm以下である、上記[2]に記載の貴金属吸着剤。 [3] The noble metal adsorbent according to the above [2], wherein the median diameter D50 of the molybdenum disulfide particles measured by a dynamic light scattering method is 10 nm or more and 1000 nm or less.

[4]前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状が、円盤状、リボン状またはシート状であり、厚さが、3~100nmの範囲である、上記[2]又は[3]に記載の貴金属吸着剤。 [4] The noble metal according to [2] or [3] above, wherein the primary particle shape of the molybdenum disulfide particles is disc-shaped, ribbon-shaped, or sheet-shaped, and the thickness is in the range of 3 to 100 nm. adsorbent.

[5]BET法で測定される、前記二硫化モリブデン粒子の比表面積が10m/g以上である、上記[2]~[4]のいずれかに記載の貴金属吸着剤。 [5] The noble metal adsorbent according to any one of [2] to [4] above, wherein the molybdenum disulfide particles have a specific surface area of 10 m 2 /g or more as measured by the BET method.

[6]前記二硫化モリブデン粒子の、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルから得られる動径分布関数において、Mo-Sに起因するピークの強度IとMo-Moに起因するピーク強度IIとの比(I/II)が、1.0より大きい、上記[2]~[5]のいずれかに記載の貴金属吸着剤。 [6] In the radial distribution function obtained from the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum of the K-absorption edge of molybdenum of the molybdenum disulfide particles, the intensity I of the peak due to Mo-S and the Mo-Mo The noble metal adsorbent according to any one of [2] to [5] above, wherein the ratio (I/II) to the resulting peak intensity II is larger than 1.0.

[7]前記二硫化モリブデン粒子が、二硫化モリブデンの2H結晶構造及び3R結晶構造を有し、
前記二硫化モリブデン粒子の、X線源としてCu-Kα線を用いた粉末X線回折(XRD)から得られるプロファイルにおいて、39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークが前記2H結晶構造に由来し、32.5°付近のピーク、39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークが前記3R結晶構造に由来し、
39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークの半値幅が1°以上である、上記[2]~[6]のいずれかに記載の貴金属吸着剤。
[7] The molybdenum disulfide particles have a 2H crystal structure and a 3R crystal structure of molybdenum disulfide,
In a profile obtained by powder X-ray diffraction (XRD) of the molybdenum disulfide particles using Cu-Kα radiation as an X-ray source, a peak near 39.5° and a peak near 49.5° are derived from the 2H crystal structure, and a peak near 32.5°, a peak near 39.5°, and a peak near 49.5° are derived from the 3R crystal structure,
The noble metal adsorbent according to any one of the above [2] to [6], wherein the half-width of the peak near 39.5° and the peak near 49.5° is 1° or more.

[8]前記金属硫化物に吸着される貴金属が金である、上記[2]~[7]のいずれかに記載の貴金属吸着剤。 [8] A precious metal adsorbent described in any of [2] to [7] above, wherein the precious metal adsorbed onto the metal sulfide is gold.

[9]上記[1]~[8]のいずれかに記載の貴金属吸着剤に貴金属を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸化性溶液で溶解させることで前記貴金属を回収する、貴金属回収方法。 [9] A method for recovering a noble metal, comprising making the noble metal adsorbent according to any one of [1] to [8] above adsorb the noble metal, and then recovering the noble metal by dissolving the noble metal adsorbent in an oxidizing solution. .

[10]上記[1]~[8]のいずれかに記載の貴金属吸着剤に貴金属を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸素存在下で加熱し揮発させることにより、前記貴金属を回収する、貴金属回収方法。 [10] After adsorbing the noble metal on the noble metal adsorbent according to any one of [1] to [8] above, recovering the noble metal by heating and volatilizing the noble metal adsorbent in the presence of oxygen. Precious metal recovery method.

[10]上記[9]に記載の貴金属回収方法によって揮発した金属酸化物を回収した後に、前記金属酸化物を硫化させることにより、金属硫化物で構成される貴金属吸着剤を再生する、貴金属吸着剤の再生方法。 [10] A method for regenerating a precious metal adsorbent, comprising recovering volatilized metal oxides by the precious metal recovery method described in [9] above, and then sulfurizing the metal oxides to regenerate a precious metal adsorbent composed of metal sulfides.

本発明によれば、貴金属に対する高い吸着性能を実現しつつ、貴金属を容易に回収することできる。 According to the present invention, it is possible to easily recover precious metals while achieving high adsorption performance for precious metals.

図1は、二硫化モリブデン粒子の原料である三酸化モリブデン粒子の製造に用いられる装置の一例を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an apparatus used for producing molybdenum trioxide particles, which are a raw material for molybdenum disulfide particles. 図2は、市販の二硫化モリブデン粒子のX線回折(XRD)パターンの結果を、二硫化モリブデン(MoS)の2H結晶構造の回折パターンと共に示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the results of the X-ray diffraction (XRD) pattern of commercially available molybdenum disulfide particles together with the diffraction pattern of the 2H crystal structure of molybdenum disulfide (MoS 2 ). 図3は、合成例1で得られた二硫化モリブデン粒子のX線回折(XRD)パターンの結果を、二硫化モリブデン(MoS)の3R結晶構造の回折パターン、二硫化モリブデン(MoS)の2H結晶構造の回折パターン及び二酸化モリブデン(MoO)の回折パターンと共に示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the X-ray diffraction (XRD) pattern results for the molybdenum disulfide particles obtained in Synthesis Example 1, together with the diffraction pattern of the 3R crystal structure of molybdenum disulfide (MoS 2 ), the diffraction pattern of the 2H crystal structure of molybdenum disulfide (MoS 2 ), and the diffraction pattern of molybdenum dioxide (MoO 2 ). 図4は、合成された二硫化モリブデン粒子のAFM像である。FIG. 4 is an AFM image of synthesized molybdenum disulfide particles. 図5は、図4に示す二硫化モリブデン粒子の断面を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing a cross section of the molybdenum disulfide particles shown in FIG. 図6は、合成例1で得られた二硫化モリブデン粒子を用いて測定された、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルである。FIG. 6 is an extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum of the K-absorption edge of molybdenum measured using the molybdenum disulfide particles obtained in Synthesis Example 1. 図7は、実施例2で、合成例1で得られた貴金属吸着剤に金を吸着させたときのX線回折(XRD)パターンを示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an X-ray diffraction (XRD) pattern when gold is adsorbed onto the noble metal adsorbent obtained in Synthesis Example 1 in Example 2. 図8は、実施例2で二硫化モリブデン粒子に金を吸着させたときのXPSパターンを示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an XPS pattern when gold is adsorbed onto molybdenum disulfide particles in Example 2. 図9は、実施例6,7で金吸着後の二硫化モリブデン粒子から金を回収したときのX線回折(XRD)パターンを示す図である。FIG. 9 is a diagram showing X-ray diffraction (XRD) patterns when gold was recovered from molybdenum disulfide particles after gold adsorption in Examples 6 and 7. 図10は、合成例1で得られた二硫化モリブデン粒子をカラムに充填し、該カラムに金を含む溶液を通液したときの、金イオン漏洩濃度を測定した結果を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the results of measuring the gold ion leakage concentration when the molybdenum disulfide particles obtained in Synthesis Example 1 were packed into a column and a gold-containing solution was passed through the column.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。 Below, an embodiment of the present invention is described in detail with reference to the drawings.

<貴金属吸着剤>
本実施形態に係る貴金属吸着剤は、金属硫化物を含有しており、好ましくは金属硫化物で構成される。本実施形態の貴金属吸着剤は、貴金属に対する選択性を有し、貴金属の高い吸着性能を発揮する。金属硫化物は、二硫化モリブデン粒子を主成分とするのが好ましく、二硫化モリブデン粒子で構成されるのがより好ましい。貴金属の吸着性能が高い点は、例えば前記二硫化モリブデン粒子の前記メディアン径D50が1000nm以下と小さいことに起因すると考えられる。貴金属の上記選択的な吸着性能は、例えば金属硫化物中の硫黄元素が貴金属に対して高い親和性を示すことに起因すると考えられる。貴金属吸着剤の形態としては、例えば金属硫化物粒子が挙げられ、二硫化モリブデン粒子が好ましい。金属硫化物粒子は、二硫化モリブデン粒子を含有するのが好ましく、二硫化モリブデン粒子で構成されるのがより好ましい。
<Precious metal adsorbent>
The noble metal adsorbent according to this embodiment contains a metal sulfide, and is preferably composed of a metal sulfide. The noble metal adsorbent of this embodiment has selectivity to noble metals and exhibits high adsorption performance for noble metals. The metal sulfide preferably has molybdenum disulfide particles as a main component, and is more preferably composed of molybdenum disulfide particles. The high adsorption performance for noble metals is considered to be due to the fact that the median diameter D50 of the molybdenum disulfide particles is as small as 1000 nm or less, for example. The selective adsorption performance of noble metals is considered to be due to the fact that, for example, the sulfur element in the metal sulfide exhibits a high affinity for noble metals. Examples of the form of the noble metal adsorbent include metal sulfide particles, with molybdenum disulfide particles being preferred. The metal sulfide particles preferably contain molybdenum disulfide particles, and more preferably are composed of molybdenum disulfide particles.

本実施形態の貴金属吸着剤が吸着できる貴金属としては、例えば銀(Ag)、金(Au)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)等の貴金属が挙げられ、本実施形態の貴金属吸着剤は、特に金の吸着性能に優れる。金の吸着性能に優れる点は、前記二硫化モリブデン粒子の前記メディアン径D50が1000nm以下と小さいこと、二硫化モリブデンの3R結晶構造、及び/又は、金と硫黄の親和性が非常に高いことに起因すると考えられる。
貴金属吸着剤として二硫化モリブデン粒子を用いる場合には、二硫化モリブデン粒子に吸着される貴金属としては、金(Au)、銀(Ag)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ルテニウム(Ru)から選択される1種又は複数種が好ましい。
Examples of noble metals that can be adsorbed by the noble metal adsorbent of this embodiment include silver (Ag), gold (Au), platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), iridium (Ir), ruthenium (Ru), Examples include noble metals such as osmium (Os), and the noble metal adsorbent of this embodiment has particularly excellent adsorption performance for gold. The excellent gold adsorption performance is that the median diameter D50 of the molybdenum disulfide particles is as small as 1000 nm or less, the 3R crystal structure of molybdenum disulfide, and/or the very high affinity between gold and sulfur. This is thought to be due to.
When using molybdenum disulfide particles as a noble metal adsorbent, the noble metals adsorbed to the molybdenum disulfide particles include gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), palladium (Pd), and ruthenium (Ru). One or more selected from these are preferred.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の、動的光散乱法により求められるメディアン径D50は10nm以上1000nm以下であり、前記の効果の点から、600nm以下が好ましく、500nm以下がより好ましく、400nm以下が特に好ましい。前記二硫化モリブデン粒子のメディアン径D50は10nm以上であってもよく、20nm以上であってもよく、40nm以上であってもよい。二硫化モリブデン粒子のメディアン径D50は、例えば動的光散乱式粒子径分布測定装置(マイクロトラックベル社製、Nanotrac WaveII)やレーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製 SALD-7000)等を用いて測定される。 The median diameter D 50 of the molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment determined by dynamic light scattering is 10 nm or more and 1000 nm or less, and from the viewpoint of the above-mentioned effects, 600 nm or less is preferable, and 500 nm or less is more preferable. It is preferably 400 nm or less, particularly preferably 400 nm or less. The median diameter D 50 of the molybdenum disulfide particles may be 10 nm or more, 20 nm or more, or 40 nm or more. The median diameter D 50 of molybdenum disulfide particles can be determined using, for example, a dynamic light scattering particle size distribution analyzer (Nanotrac Wave II, manufactured by Microtrac Bell Co., Ltd.) or a laser diffraction type particle size distribution analyzer (SALD-7000, manufactured by Shimadzu Corporation). It is measured using

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子は、二硫化モリブデンの3R結晶構造を含むことが好ましい。3R結晶構造を含むことにより、二硫化モリブデン粒子の結晶のエッジ部分が増加し、イオン吸着サイトが増加することが、貴金属の吸着性能の更なる向上に寄与すると考えられる。また、3R結晶構造を含むことにより、貴金属のうち、特に金の吸着性能が格段に向上する。二硫化モリブデン粒子のナノ構造に由来する比表面積が起因していると推測される。The molybdenum disulfide particles in the precious metal adsorbent of this embodiment preferably contain a 3R crystal structure of molybdenum disulfide. By containing the 3R crystal structure, the edge portion of the crystal of the molybdenum disulfide particles increases, and the ion adsorption sites increase, which is thought to contribute to further improvement of the adsorption performance of precious metals. In addition, by containing the 3R crystal structure, the adsorption performance of precious metals, especially gold, is significantly improved. It is presumed that this is due to the specific surface area derived from the nanostructure of the molybdenum disulfide particles.

前記二硫化モリブデン粒子が、準安定構造の3R結晶構造を含む点は、X線源としてCu-Kα線を用いた粉末X線回折(XRD)から得られるスペクトルにおいて、32.5°付近のピーク、39.5°付近のピーク、及び、49.5°付近のピークが共に2H結晶構造及び3R結晶構造の合成ピーク(ブロードピーク)からなることで区別することができる。The fact that the molybdenum disulfide particles contain a metastable 3R crystal structure can be distinguished by the fact that in the spectrum obtained by powder X-ray diffraction (XRD) using Cu-Kα radiation as the X-ray source, the peaks near 32.5°, 39.5°, and 49.5° are all composite peaks (broad peaks) of the 2H crystal structure and the 3R crystal structure.

さらに、本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子は、二硫化モリブデンの2H結晶構造及び3R結晶構造を含むことが好ましい。一般に市販されている二硫化モリブデン粒子は、粒径が1μmを超える大きさのものを多く含み、また、六方晶固体であり、図2に示されるように、結晶構造としてほぼ2H結晶構造を有する。これに対して、後述する「三酸化モリブデン粒子の製造方法」及び「二硫化モリブデン粒子の製造方法」を経て製造する二硫化モリブデン粒子は、2H結晶構造及び3R結晶構造を含み、メディアン径D50を10nm以上1000nm以下に、容易に調整可能である。 Furthermore, it is preferable that the molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment include a 2H crystal structure and a 3R crystal structure of molybdenum disulfide. Commercially available molybdenum disulfide particles often have a particle size exceeding 1 μm, and are hexagonal solids, with an approximately 2H crystal structure as shown in Figure 2. . On the other hand, molybdenum disulfide particles produced through the "method for producing molybdenum trioxide particles" and "method for producing molybdenum disulfide particles" described later include a 2H crystal structure and a 3R crystal structure, and have a median diameter D 50 can be easily adjusted to 10 nm or more and 1000 nm or less.

二硫化モリブデン粒子が2H結晶構造及び3R結晶構造を有していることは、例えば結晶子サイズを考慮できるリートベルト解析ソフト(パナリティカル社製、ハイスコアプラス)を使用して確認することができる。このリートベルト解析ソフトでは、結晶子サイズを含めた結晶構造モデルを用いてXRDの回折プロファイル全体をシミュレートして、実験で得られるXRDの回折プロファイルと比較し、実験で得られた回折プロファイルと計算で得られた回折プロファイルの残差が最小になるように結晶構造モデルの結晶格子定数、原子座標などの結晶構造因子、重量分率(存在比)等を最小二乗法で最適化し、2H結晶構造及び3R結晶構造の各相を高精度に同定、定量することにより、通常のリートベルト解析によって算出される結晶構造タイプ及びその比率に加えて、結晶子サイズを算出することができる。以下、本特許では、上記のハイスコアプラスを用いた解析手法を「拡張型リートベルト解析」と呼ぶ。The fact that molybdenum disulfide particles have a 2H crystal structure and a 3R crystal structure can be confirmed, for example, by using Rietveld analysis software (Panalytical, High Score Plus) that can take into account the crystallite size. In this Rietveld analysis software, the entire XRD diffraction profile is simulated using a crystal structure model including the crystallite size, and compared with the XRD diffraction profile obtained by experiment. The crystal lattice constants of the crystal structure model, crystal structure factors such as atomic coordinates, weight fraction (abundance ratio), etc. are optimized by the least squares method so that the residual between the diffraction profile obtained by experiment and the diffraction profile obtained by calculation is minimized, and each phase of the 2H crystal structure and the 3R crystal structure is identified and quantified with high accuracy, so that the crystallite size can be calculated in addition to the crystal structure type and its ratio calculated by normal Rietveld analysis. Hereinafter, in this patent, the analysis method using the above-mentioned High Score Plus is referred to as "extended Rietveld analysis".

さらに、本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子は、前記二硫化モリブデン粒子の、X線源としてCu-Kα線を用いた粉末X線回折(XRD)から得られるプロファイルにおいて、39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークが前記2H結晶構造に由来し、32.5°付近のピーク、39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークが前記3R結晶構造に由来し、39.5°付近のピーク及び49.5°付近のピークの半値幅が1°以上であることが好ましい。さらに、前記二硫化モリブデン粒子は、1H結晶構造など、二硫化モリブデンの2H結晶構造、3R結晶構造以外の結晶構造を含んでいても良い。Furthermore, in the profile obtained by powder X-ray diffraction (XRD) of the molybdenum disulfide particles using Cu-Kα radiation as an X-ray source, the peaks near 39.5° and near 49.5° are derived from the 2H crystal structure, and the peaks near 32.5°, 39.5°, and 49.5° are derived from the 3R crystal structure, and the half-widths of the peaks near 39.5° and 49.5° are preferably 1° or more. Furthermore, the molybdenum disulfide particles may include a crystal structure other than the 2H crystal structure and 3R crystal structure of molybdenum disulfide, such as a 1H crystal structure.

透過型電子顕微鏡(TEM)で撮影したときの二次元画像における前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状は、粒子状、球状、板状、針状、紐形状、リボン状またはシート状であっても良く、これらの形状が組み合わさって含まれていても良い。前記二硫化モリブデン粒子の一時粒子の形状は、円盤状、リボン状またはシート状であることが好ましい。また、二硫化モリブデン粒子50個の一次粒子の形状が、平均で、長さ(縦)×幅(横)=50~1000nm×50~1000nmの範囲の大きさを有することが好ましく、100~500nm×100~500nmの範囲の大きさを有することがより好ましく、50~200nm×50~200nmの範囲の大きさを有することが特に好ましい。また、前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状は、原子間力顕微鏡(AFM)で測定される厚さが、3nm以上の範囲の大きさを有することが好ましく、5nm以上の範囲の大きさを有することがより好ましい。また、前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状は、原子間力顕微鏡(AFM)で測定される厚さが、100nm以下の範囲の大きさを有することが好ましく、50nm以下の範囲の大きさを有することがより好ましく、20nm以下の範囲の大きさを有することが特に好ましい。また、前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状は、原子間力顕微鏡(AFM)で測定される厚さが、40mn以下の範囲の大きさを有していてもよく、30mn以下の範囲の大きさを有していてもよい。前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状が、円盤状、リボン状またはシート状であることで、二硫化モリブデン粒子の比表面積を大きくすることができる。また、前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状が、円盤状、リボン状またはシート状であり、且つ、厚さが3~100nmの範囲であるのが好ましい。ここで、円盤状、リボン状またはシート状であるとは、薄層形状であることをいう。円盤状、リボン状、シート状の明確な区別は無いが、例えば厚みが10nm以下の場合はシート状、厚みが10nm以上で、長さ÷幅≧2の場合はリボン状、厚みが10nm以上で、長さ÷幅<2の場合は円盤状とすることができる。二硫化モリブデン粒子の一次粒子のアスペクト比、すなわち、(長さ(縦横の大きさ))/厚み(高さ))の値は、50個の平均で、1.2~1200であることが好ましく、2~800であることがより好ましく、5~400であることが更に好ましく、10~200であることが特に好ましい。二硫化モリブデン粒子50個の一次粒子の形状は、原子間力顕微鏡(AFM)による観察でも形状、長さ、幅、厚みを測定することが可能であり、測定結果からアスペクト比を算出することも可能である。 The shape of the primary particles of the molybdenum disulfide particles in a two-dimensional image taken with a transmission electron microscope (TEM) is particulate, spherical, plate-like, needle-like, string-like, ribbon-like or sheet-like. It is also possible to include a combination of these shapes. The shape of the temporary molybdenum disulfide particles is preferably a disk, a ribbon, or a sheet. Further, it is preferable that the shape of the primary particles of 50 molybdenum disulfide particles has an average size in the range of length (vertical) x width (horizontal) = 50 to 1000 nm x 50 to 1000 nm, and 100 to 500 nm. It is more preferable to have a size in the range of ×100 to 500 nm, and particularly preferably to have a size in the range of 50 to 200 nm×50 to 200 nm. Further, the shape of the primary particles of the molybdenum disulfide particles preferably has a thickness in a range of 3 nm or more, and a size in a range of 5 nm or more, as measured by an atomic force microscope (AFM). It is more preferable to have. Further, the shape of the primary particles of the molybdenum disulfide particles preferably has a thickness in a range of 100 nm or less as measured by an atomic force microscope (AFM), and a size in a range of 50 nm or less. It is more preferable to have a size of 20 nm or less. Further, the shape of the primary particles of the molybdenum disulfide particles may have a thickness in a range of 40 mm or less as measured by an atomic force microscope (AFM), and a size in a range of 30 mm or less. It may have a When the primary particles of the molybdenum disulfide particles have a disk-like, ribbon-like, or sheet-like shape, the specific surface area of the molybdenum disulfide particles can be increased. Further, it is preferable that the primary particles of the molybdenum disulfide particles have a disk-like, ribbon-like, or sheet-like shape, and have a thickness in the range of 3 to 100 nm. Here, being disk-shaped, ribbon-shaped, or sheet-shaped means that it is a thin layer shape. There is no clear distinction between disc-shaped, ribbon-shaped, and sheet-shaped, but for example, if the thickness is 10 nm or less, it is sheet-shaped, and if the thickness is 10 nm or more, and length ÷ width ≧ 2, it is ribbon-shaped, and if the thickness is 10 nm or more, it is ribbon-shaped. , if length/width<2, it can be disk-shaped. The aspect ratio of the primary particles of molybdenum disulfide particles, that is, the value of (length (length and width))/thickness (height)) is preferably 1.2 to 1200 on average of 50 particles. , more preferably from 2 to 800, even more preferably from 5 to 400, particularly preferably from 10 to 200. The shape, length, width, and thickness of the primary particles of 50 molybdenum disulfide particles can be measured by observation using an atomic force microscope (AFM), and the aspect ratio can also be calculated from the measurement results. It is possible.

前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状が、単純な球状ではなく、アスペクト比の大きな円盤状、リボン状もしくはシート状であることにより、二硫化モリブデン粒子と放射性物質との接触面積が増大することが期待でき、放射性物質の吸着量の増大に寄与すると考えられる。 Since the shape of the primary particles of the molybdenum disulfide particles is not simply spherical but is disk-shaped, ribbon-shaped or sheet-shaped with a large aspect ratio, it is expected that the contact area between the molybdenum disulfide particles and radioactive substances will be increased, which is thought to contribute to an increase in the amount of radioactive substances adsorbed.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の、BET法で測定される比表面積は10m/g以上であることが好ましく、20m/g以上であることがより好ましく、30m/g以上であることが特に好ましい。また、前記二硫化モリブデン粒子の、BET法で測定される比表面積は40m/g以上であってもよいし、50m/g以上であってもよいし、60m/g以上であってもよい。前記二硫化モリブデン粒子の、BET法で測定される比表面積は300m/g以下であってもよく、200m/g以下であってもよく、100m/g以下であってもよい。 The specific surface area of the molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment measured by the BET method is preferably 10 m 2 /g or more, more preferably 20 m 2 /g or more, and particularly preferably 30 m 2 /g or more. The specific surface area of the molybdenum disulfide particles measured by the BET method may be 40 m 2 /g or more, 50 m 2 /g or more, or 60 m 2 /g or more. The specific surface area of the molybdenum disulfide particles measured by the BET method may be 300 m 2 /g or less, 200 m 2 /g or less, or 100 m 2 /g or less.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の、BET法で測定される比表面積が10m/g以上に大きい貴金属吸着剤は、貴金属との接触面積を大きくできるので、貴金属の吸着性能が向上すると考えられる。 In the precious metal adsorbent of this embodiment, the molybdenum disulfide particles have a specific surface area of 10 m2 /g or more as measured by the BET method, and therefore the contact area with the precious metal can be increased, which is believed to improve the adsorption performance of the precious metal.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルから得られる動径分布関数において、Mo-Sに起因するピークの強度IとMo-Moに起因するピーク強度IIとの比(I/II)は、1.0より大きいことが好ましく、1.1以上であることがより好ましく、1.2以上であることが特に好ましい。 In the radial distribution function obtained from the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum of the molybdenum K absorption edge of the molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment, the intensity I of the peak due to Mo-S and The ratio (I/II) to the peak intensity II due to Mo-Mo is preferably larger than 1.0, more preferably 1.1 or more, particularly preferably 1.2 or more.

二硫化モリブデンの結晶構造が、2H結晶構造であれ3R結晶構造であれ、Mo-S間の距離は共有結合のためほぼ同じなので、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルにおいて、Mo-Sに起因するピークの強度は同じである。 一方、二硫化モリブデンの2H結晶構造は六方晶(hexagonal)のため、Mo原子の六角形の90°真下に同じ六角形が位置するため、Mo-Mo間の距離が近くなり、Mo-Moに起因するピーク強度IIは強くなる。
逆に、二硫化モリブデンの3R結晶構造は菱面体晶(rhombohedral)のため、六角形の90°真下ではなく、半分ずれて六角形が存在するため、Mo-Mo間の距離が遠くなり、Mo-Moに起因するピーク強度IIは弱くなる。
二硫化モリブデンの純粋な2H結晶構造では前記比(I/II)が小さくなるが、3R結晶構造を含むにつれ前記比(I/II)が大きくなる。
3R結晶構造では、3層のそれぞれのMo原子の六角形が互いに六角形の半分だけずれているため、2層のMo原子の六角形が垂直に規則正しく並んでいる2H結晶構造に比べて、各層の間の相互作用が小さく、貴金属を吸着しやすくなることが期待できる。
Whether the crystal structure of molybdenum disulfide is a 2H crystal structure or a 3R crystal structure, the distance between Mo-S is approximately the same due to a covalent bond, and therefore the intensity of the peak due to Mo-S is the same in the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum at the K absorption edge of molybdenum. On the other hand, since the 2H crystal structure of molybdenum disulfide is hexagonal, the same hexagon is located 90° directly below the hexagon of Mo atoms, so the distance between Mo-Mo is closer and the peak intensity II due to Mo-Mo is stronger.
Conversely, since the 3R crystal structure of molybdenum disulfide is rhombohedral, the hexagon is not directly below the hexagon by 90° but is shifted by half, which increases the distance between Mo-Mo and weakens the peak intensity II due to Mo-Mo.
In the pure 2H crystal structure of molybdenum disulfide, the ratio (I/II) is small, but as the 3R crystal structure is included, the ratio (I/II) becomes large.
In the 3R crystal structure, the hexagons of the Mo atoms in each of the three layers are offset from each other by half a hexagon. This means that the interactions between the layers are smaller than in the 2H crystal structure, in which the hexagons of the Mo atoms in two layers are regularly aligned perpendicular to each other. This is expected to make it easier for precious metals to be adsorbed.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子のMoSへの転化率Rは、三酸化モリブデンの存在が貴金属吸着性能に悪影響を及ぼすと考えられるため70%以上であることが好ましく、80%以上であることがより好ましく、90%以上であることが特に好ましい。
本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子は、MoSへの転化率Rが100%近い数字を示せることにより、三酸化モリブデンを副生もしくは含有しうる他の二硫化モリブデン素材やその前駆体より貴金属吸着性能が優れるものとすることができる。
The conversion rate R C of molybdenum disulfide particles to MoS 2 in the noble metal adsorbent of this embodiment is preferably 70% or more, and 80% or more, since the presence of molybdenum trioxide is considered to have a negative effect on the noble metal adsorption performance. % or more, and particularly preferably 90% or more.
The molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment can exhibit a conversion rate R C to MoS 2 of nearly 100%, making it possible to use other molybdenum disulfide materials that can produce or contain molybdenum trioxide as a by-product. The noble metal adsorption performance can be made superior to that of the precursor.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子のMoSへの転化率Rは、二硫化モリブデン粒子をX線回折(XRD)測定することにより得られるプロファイルデータから、後述するRIR(参照強度比)法により求めることができる。 The conversion rate R C of the molybdenum disulfide particles to MoS 2 in the precious metal adsorbent of this embodiment can be obtained from profile data obtained by subjecting the molybdenum disulfide particles to X-ray diffraction (XRD) measurement, using the RIR (reference intensity ratio) method described later.

尚、本実施形態の放射性物質吸着剤は、二硫化モリブデン粒子(MoS)で構成されるのが好ましいが、これに限らず、MoS(X=1~3)で表される硫化モリブデン粒子で構成されてもよいし、MoS(X=1~3)で表される硫化モリブデン粒子の1種又は複数種で構成されてもよい。 The radioactive substance adsorbent of this embodiment is preferably composed of molybdenum disulfide particles (MoS 2 ), but is not limited to this, and may be composed of molybdenum sulfide particles represented by MoS x (X = 1 to 3). or one or more types of molybdenum sulfide particles represented by MoS x (X=1 to 3).

本実施形態の貴金属吸着剤は、貴金属含有溶液、例えば貴金属含有水溶液に含まれる貴金属イオン、貴金属又は貴金属化合物を吸着し、除去又は回収するものとすることができる。また、本実施形態の貴金属吸着剤は、貴金属含有ガスに含まれる貴金属又は貴金属化合物を吸着し、除去又は回収するものとすることができる。 The noble metal adsorbent of this embodiment can adsorb and remove or recover noble metal ions, noble metals, or noble metal compounds contained in a noble metal-containing solution, for example, a noble metal-containing aqueous solution. Moreover, the noble metal adsorbent of this embodiment can adsorb and remove or recover the noble metal or noble metal compound contained in the noble metal-containing gas.

本実施形態の貴金属吸着剤を用いる場合、貴金属の初期濃度が極めて低い溶液から当該貴金属を回収することができる。例えば、処理対象となる貴金属溶液における貴金属の初期濃度を10ppm以下、1ppm以下、或いは100ppb以下とすることができる。特に、金属が金である場合、初期濃度を10ppb以下、或いは5ppb以下とすることができる。When the precious metal adsorbent of this embodiment is used, the precious metal can be recovered from a solution with an extremely low initial concentration of the precious metal. For example, the initial concentration of the precious metal in the precious metal solution to be treated can be 10 ppm or less, 1 ppm or less, or 100 ppb or less. In particular, when the metal is gold, the initial concentration can be 10 ppb or less, or 5 ppb or less.

<貴金属吸着剤の製造方法>
本実施形態に係る貴金属吸着剤の製造方法は、特に制限されないが、例えば金属酸化物を、硫黄源の存在下で加熱することにより製造することができる。また、本実施形態の貴金属吸着剤は、上記製造方法によって得られたものに限らず、本発明の吸着性能を発現できれば、市販の金属硫化物、例えば市販の二硫化モリブデン粒子であってもよい。
<Method for producing noble metal adsorbent>
The method for producing the noble metal adsorbent according to the present embodiment is not particularly limited, but can be produced, for example, by heating a metal oxide in the presence of a sulfur source. Further, the noble metal adsorbent of this embodiment is not limited to that obtained by the above manufacturing method, and may be a commercially available metal sulfide, such as commercially available molybdenum disulfide particles, as long as it can exhibit the adsorption performance of the present invention. .

(貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の製造方法)
本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子は、例えば、三酸化モリブデン粒子を、硫黄源の存在下、温度200~1000℃で加熱することにより製造することができる。
(Method for producing molybdenum disulfide particles in precious metal adsorbent)
The molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment can be produced, for example, by heating molybdenum trioxide particles at a temperature of 200 to 1000° C. in the presence of a sulfur source.

三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径は、2nm以上1000nm以下であるのが好ましい。三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径とは、三酸化モリブデン粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)もしくは透過型電子顕微鏡(TEM)で撮影し、二次元画像上の凝集体を構成する最小単位の粒子(すなわち、一次粒子)について、その長径(観察される最も長い部分のフェレ径)と短径(その最も長い部分のフェレ径に対して、垂直な向きの短いフェレ径)を計測し、その平均値を一次粒子径としたとき、ランダムに選ばれた50個の一次粒子の一次粒子径の平均値を云う。 The average particle diameter of the primary particles of the molybdenum trioxide particles is preferably 2 nm or more and 1000 nm or less. The average particle diameter of the primary particles of molybdenum trioxide particles is the smallest particle size that constitutes an aggregate on a two-dimensional image of molybdenum trioxide particles photographed with a scanning electron microscope (SEM) or transmission electron microscope (TEM). For a unit particle (i.e., primary particle), measure its major axis (the Feret diameter of the longest observed part) and the minor axis (the short Feret diameter perpendicular to the Feret diameter of the longest part). , the average value is the primary particle diameter of 50 randomly selected primary particles.

本実施形態の二硫化モリブデン粒子の製造方法において、前記三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径は1μm以下であることが好ましい。硫黄との反応性の点から、600nm以下がより好ましく、400nm以下がさらに好ましく、200nm以下が特に好ましい。前記三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径は2nm以上であってもよく、5nm以上であってもよく、10nm以上であってもよい。In the method for producing molybdenum disulfide particles of this embodiment, the average particle size of the primary particles of the molybdenum trioxide particles is preferably 1 μm or less. From the viewpoint of reactivity with sulfur, it is more preferable that it is 600 nm or less, even more preferable that it is 400 nm or less, and particularly preferable that it is 200 nm or less. The average particle size of the primary particles of the molybdenum trioxide particles may be 2 nm or more, 5 nm or more, or 10 nm or more.

本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の製造に用いる三酸化モリブデン粒子は、三酸化モリブデンのβ結晶構造を含む一次粒子の集合体からなることが好ましい。前記三酸化モリブデン粒子は、結晶構造としてα結晶のみからなる従来の三酸化モリブデン粒子に比べて、硫黄との反応性が良好であり、三酸化モリブデンのβ結晶構造を含むので、硫黄源との反応において、MoSへの転化率Rを大きくすることができる。 The molybdenum trioxide particles used in the production of the molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment are preferably composed of an aggregate of primary particles containing a β crystal structure of molybdenum trioxide. The molybdenum trioxide particles have a better reactivity with sulfur than conventional molybdenum trioxide particles that are composed only of α crystals as a crystal structure, and since they contain the β crystal structure of molybdenum trioxide, they can increase the conversion rate R C to MoS2 in the reaction with a sulfur source.

三酸化モリブデンのβ結晶構造は、X線源としてCu-Kα線を用いた粉末X線回折(XRD)から得られるスペクトルにおいて、MoOのβ結晶の(011)面に帰属する、(2θ:23.01°付近、No.86426(無機結晶構造データベース、ICSD))のピークの存在によって、確認することができる。三酸化モリブデンのα結晶構造は、MoOのα結晶の(021)面(2θ:27.32°付近、No.166363(無機結晶構造データベース、ICSD))のピークの存在によって、確認することができる。 The β-crystal structure of molybdenum trioxide can be confirmed by the presence of a peak (2θ: around 23.01°, No. 86426 (Inorganic Crystal Structure Database, ICSD)) that belongs to the (011) plane of the β-crystal of MoO3 in a spectrum obtained by powder X-ray diffraction (XRD) using Cu-Kα radiation as an X-ray source. The α-crystal structure of molybdenum trioxide can be confirmed by the presence of a peak (2θ: around 27.32°, No. 166363 (Inorganic Crystal Structure Database, ICSD)) that belongs to the (021) plane of the α-crystal of MoO3 .

前記三酸化モリブデン粒子は、X線源としてCu-Kα線を用いた粉末X線回折(XRD)から得られるプロファイルにおいて、MoOのβ結晶の(011)面に帰属する(2θ:23.01°付近、No.86426(無機結晶構造データベース(ICSD)))ピーク強度の、MoOのα結晶の(021)面に帰属する(2θ:27.32°付近、No.166363(無機結晶構造データベース(ICSD)))ピーク強度に対する比(β(011)/α(021))が0.1以上であることが好ましい。 In the profile obtained by powder X-ray diffraction (XRD) using Cu-Kα radiation as an X-ray source, the molybdenum trioxide particles preferably have a peak intensity attributable to the (011) plane of the β crystal of MoO3 (2θ: approximately 23.01°, No. 86426 (Inorganic Crystal Structure Database (ICSD))) to a peak intensity attributable to the (021) plane of the α crystal of MoO3 (2θ: approximately 27.32°, No. 166363 (Inorganic Crystal Structure Database (ICSD))) having a ratio (β(011)/α(021)) of 0.1 or more.

MoOのβ結晶の(011)面に帰属するピーク強度、及び、MoOのα結晶の(021)面に帰属するピーク強度は、それぞれ、ピークの最大強度を読み取り、前記比(β(011)/α(021))を求める。 For the peak intensity attributable to the (011) plane of the β crystal of MoO3 and the peak intensity attributable to the (021) plane of the α crystal of MoO3 , the maximum intensity of the peak is read, and the ratio (β(011)/α(021)) is calculated.

前記三酸化モリブデン粒子において、前記比(β(011)/α(021))は、0.1~10.0であることが好ましく、0.2~10.0であることがより好ましく、0.4~10.0であることが特に好ましい。 In the molybdenum trioxide particles, the ratio (β(011)/α(021)) is preferably 0.1 to 10.0, more preferably 0.2 to 10.0, and 0. A range of .4 to 10.0 is particularly preferred.

三酸化モリブデンのβ結晶構造は、ラマン分光測定から得られるラマンスペクトルにおいて、波数773、848cm-1及び905cm-1でのピークの存在によっても、確認することができる。三酸化モリブデンのα結晶構造は、波数663、816cm-1及び991cm-1でのピークの存在によって、確認することができる。 The β-crystalline structure of molybdenum trioxide can also be confirmed by the presence of peaks at wave numbers of 773, 848 cm −1 and 905 cm −1 in the Raman spectrum obtained from Raman spectroscopy. The α-crystalline structure of molybdenum trioxide can be confirmed by the presence of peaks at wave numbers of 663, 816 cm −1 and 991 cm −1 .

本実施形態の製造方法において、前記三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径が5nm以上2000nm以下であってもよい。In the manufacturing method of this embodiment, the average particle size of the primary particles of the molybdenum trioxide particles may be 5 nm or more and 2000 nm or less.

硫黄源としては、例えば、硫黄、硫化水素等が挙げられ、これらは単独でも二種を併用しても良い。 Examples of sulfur sources include sulfur, hydrogen sulfide, etc., which may be used alone or in combination.

本実施形態の製造方法は、三酸化モリブデンのβ結晶構造を含む一次粒子の集合体からなる三酸化モリブデン粒子を、硫黄源の不存在下、温度100~800℃で加熱し、次いで、硫黄源の存在下、温度200~1000℃で加熱することを含むものであってもよい。 In the manufacturing method of the present embodiment, molybdenum trioxide particles consisting of an aggregate of primary particles containing a β crystal structure of molybdenum trioxide are heated at a temperature of 100 to 800°C in the absence of a sulfur source, and then the sulfur source It may include heating at a temperature of 200 to 1000°C in the presence of.

硫黄源の存在下の加熱時間は、硫化反応が充分に進行する時間であればよく、1h~20hであってもよく、2h~15hであってもよく、3h~10hであってもよい。The heating time in the presence of a sulfur source may be a time sufficient for the sulfurization reaction to proceed sufficiently, and may be 1 to 20 hours, 2 to 15 hours, or 3 to 10 hours.

本実施形態の二硫化モリブデン粒子の製造方法において、前記三酸化モリブデン粒子のMoO量に対する、前記硫黄源のS量の仕込み比は、硫化反応が充分に進行する条件であることが好ましい。前記三酸化モリブデン粒子のMoO量100モル%に対して、前記硫黄源のS量が450モル%以上であることが好ましく、600モル%以上であることが好ましく、700モル%以上であることが好ましい。前記三酸化モリブデン粒子のMoO量100モル%に対して、前記硫黄源のS量が3000モル%以下であってもよく、2000モル%以下であってもよく、1500モル%以下であってもよい。 In the method for producing molybdenum disulfide particles of this embodiment, the ratio of the amount of S in the sulfur source to the amount of MoO3 in the molybdenum trioxide particles is preferably set under conditions in which the sulfurization reaction proceeds sufficiently. The amount of S in the sulfur source is preferably 450 mol% or more, preferably 600 mol% or more, and preferably 700 mol% or more, relative to 100 mol% of the amount of MoO3 in the molybdenum trioxide particles. The amount of S in the sulfur source may be 3000 mol% or less, 2000 mol% or less, or 1500 mol% or less, relative to 100 mol% of the amount of MoO3 in the molybdenum trioxide particles.

本実施形態の製造方法において、前記硫黄源の存在下の加熱温度は、硫化反応が充分に進行する温度であればよく、320℃以上であることが好ましく、340℃以上であることがより好ましく、360℃以上であることが特に好ましい。320~1000℃であってもよく、340~800℃であってもよく、360~600℃であってもよい。
前記硫黄源の存在下の加熱温度は、320~1000℃の温度範囲において、高いほど結晶性に優れた二硫化モリブデン粒子を合成することができる。また、前記硫黄源の存在下の加熱温度は、320~1000℃の温度範囲において、低いほど比表面積の高い二硫化モリブデン粒子を合成することができる。
In the production method of this embodiment, the heating temperature in the presence of the sulfur source may be any temperature at which the sulfidation reaction sufficiently proceeds, and is preferably 320°C or higher, more preferably 340°C or higher. , 360°C or higher is particularly preferred. The temperature may be 320 to 1000°C, 340 to 800°C, or 360 to 600°C.
The heating temperature in the presence of the sulfur source is in the range of 320 to 1000°C, and molybdenum disulfide particles with higher crystallinity can be synthesized as the temperature is higher. Moreover, the heating temperature in the presence of the sulfur source is in the temperature range of 320 to 1000° C., and the lower the heating temperature, the higher the specific surface area of molybdenum disulfide particles can be synthesized.

本実施形態の二硫化モリブデン粒子の製造方法において、前記三酸化モリブデン粒子は、蛍光X線(XRF)で測定されるMoOの含有割合が99.5%以上であることが好ましく、これにより、MoSへの転化率Rを大きくすることができ、高純度な、不純物由来の硫化物が生成するおそれがない、保存安定性の良好な二硫化モリブデンを得ることができる。 In the method for producing molybdenum disulfide particles of the present embodiment, it is preferable that the molybdenum trioxide particles have a MoO 3 content of 99.5% or more as measured by X-ray fluorescence (XRF), and thereby, The conversion rate R C to MoS 2 can be increased, and molybdenum disulfide with high purity and good storage stability can be obtained without the risk of generating sulfides derived from impurities.

前記三酸化モリブデン粒子は、BET法で測定される比表面積が10m/g以上100m/g以下であることが好ましい。 The molybdenum trioxide particles preferably have a specific surface area, as measured by the BET method, of 10 m 2 /g or more and 100 m 2 /g or less.

前記三酸化モリブデン粒子において、前記比表面積は、硫黄との反応性が良好になることから、10m/g以上であることが好ましく、20m/g以上であることが好ましく、30m/g以上であることが好ましい。前記三酸化モリブデン粒子において、製造が容易になることから、100m/g以下であることが好ましく、90m/g以下であってもよく、80m/g以下であってもよい。 In the molybdenum trioxide particles, the specific surface area is preferably 10 m 2 /g or more, preferably 20 m 2 /g or more, and 30 m 2 /g because the reactivity with sulfur becomes good. It is preferable that it is above. In the molybdenum trioxide particles, the particle size is preferably 100 m 2 /g or less, may be 90 m 2 /g or less, or may be 80 m 2 /g or less, since manufacturing becomes easy.

前記三酸化モリブデン粒子は、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルから得られる動径分布関数において、Mo-Oに起因するピークの強度IとMo-Moに起因するピーク強度IIとの比(I/II)が、1.1より大きいことが好ましい。 The molybdenum trioxide particles have an intensity I of a peak due to Mo-O and a peak due to Mo-Mo in a radial distribution function obtained from an extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum at the K absorption edge of molybdenum. It is preferable that the ratio (I/II) to intensity II is greater than 1.1.

Mo-Oに起因するピークの強度I、及び、Mo-Moに起因するピーク強度IIは、それぞれ、ピークの最大強度を読み取り、前記比(I/II)を求める。前記比(I/II)は、三酸化モリブデン粒子において、MoOのβ結晶構造が得られていることの目安になると考えられ、前記比(I/II)が大きいほど、硫黄との反応性に優れる。 For the peak intensity I due to Mo-O and the peak intensity II due to Mo-Mo, the maximum intensity of each peak is read and the ratio (I/II) is determined. The ratio (I/II) is considered to be an indicator that the β crystal structure of MoO 3 is obtained in the molybdenum trioxide particles, and the larger the ratio (I/II), the greater the reactivity with sulfur. Excellent in

前記三酸化モリブデン粒子において、前記比(I/II)は、1.1~5.0であることが好ましく、1.2~4.0であってもよく、1.2~3.0であってもよい。In the molybdenum trioxide particles, the ratio (I/II) is preferably 1.1 to 5.0, may be 1.2 to 4.0, or may be 1.2 to 3.0.

(三酸化モリブデン粒子の製造方法)
前記三酸化モリブデン粒子は、三酸化モリブデン前駆体化合物を気化させて、三酸化モリブデン蒸気を形成し、前記三酸化モリブデン蒸気を冷却することにより製造することができる。
(Method for producing molybdenum trioxide particles)
The molybdenum trioxide particles can be produced by vaporizing a molybdenum trioxide precursor compound to form molybdenum trioxide vapor and cooling the molybdenum trioxide vapor.

前記三酸化モリブデン粒子の製造方法は、三酸化モリブデン前駆体化合物、及び、前記三酸化モリブデン前駆体化合物以外の金属化合物を含む原料混合物を焼成し、前記三酸化モリブデン前駆体化合物を気化させて、三酸化モリブデン蒸気を形成することを含み、前記原料混合物100質量%に対する、前記金属化合物の割合が、酸化物換算で70質量%以下であることが好ましい。The method for producing the molybdenum trioxide particles includes calcining a raw material mixture containing a molybdenum trioxide precursor compound and a metal compound other than the molybdenum trioxide precursor compound, and vaporizing the molybdenum trioxide precursor compound to form molybdenum trioxide vapor, and it is preferable that the proportion of the metal compound relative to 100% by mass of the raw material mixture is 70% by mass or less in terms of oxide.

前記三酸化モリブデン粒子の製造方法は、図1に示す製造装置1を用いて好適に実施することができる。 The method for producing molybdenum trioxide particles can be suitably carried out using a production apparatus 1 shown in FIG.

図1は、前記三酸化モリブデン粒子の製造に用いられる装置の一例の概略図である。製造装置1は、三酸化モリブデン前駆体化合物、又は、前記原料混合物を焼成し、前記三酸化モリブデン前駆体化合物を気化させる焼成炉2と、前記焼成炉2に接続され、前記焼成により気化した三酸化モリブデン蒸気を粒子化する十字(クロス)型の冷却配管3と、前記冷却配管3で粒子化した三酸化モリブデン粒子を回収する回収手段である回収機4と、を有する。この際、前記焼成炉2および冷却配管3は、排気口5を介して接続されている。また、前記冷却配管3は、左端部には外気吸気口(図示せず)に開度調整ダンパー6が、上端部には観察窓7がそれぞれ配置されている。回収機4には、第1の送風手段である排風装置8が接続されている。当該排風装置8が排風することにより、回収機4および冷却配管3が吸引され、冷却配管3が有する開度調整ダンパー6から外気が冷却配管3に送風される。すなわち、排風装置8が吸引機能を奏することによって、受動的に冷却配管3に送風が生じる。なお、製造装置1は、外部冷却装置9を有していてもよく、これによって焼成炉2から生じる三酸化モリブデン蒸気の冷却条件を任意に制御することが可能となる。 FIG. 1 is a schematic diagram of an example of an apparatus used for producing the molybdenum trioxide particles. The manufacturing apparatus 1 is connected to a firing furnace 2 for firing a molybdenum trioxide precursor compound or the raw material mixture and vaporizing the molybdenum trioxide precursor compound, and a firing furnace 2 for firing a molybdenum trioxide precursor compound or the raw material mixture and for vaporizing the molybdenum trioxide precursor compound. It has a cross-shaped cooling pipe 3 that converts molybdenum oxide vapor into particles, and a recovery machine 4 that is a recovery means for recovering molybdenum trioxide particles formed into particles in the cooling pipe 3. At this time, the firing furnace 2 and the cooling pipe 3 are connected via the exhaust port 5. Further, the cooling pipe 3 has an opening adjustment damper 6 disposed at an outside air intake port (not shown) at the left end thereof, and an observation window 7 at the upper end thereof. A ventilation device 8, which is a first ventilation means, is connected to the recovery machine 4. When the air exhaust device 8 exhausts air, the recovery machine 4 and the cooling pipe 3 are sucked, and outside air is blown into the cooling pipe 3 from the opening adjustment damper 6 that the cooling pipe 3 has. That is, when the air exhaust device 8 performs a suction function, air is passively blown into the cooling pipe 3. Note that the manufacturing apparatus 1 may include an external cooling device 9, thereby making it possible to arbitrarily control the cooling conditions of the molybdenum trioxide vapor generated from the firing furnace 2.

開度調整ダンパー6により、外気吸気口からは空気を取り入れ、焼成炉2で気化した三酸化モリブデン蒸気を空気雰囲気下で冷却し、三酸化モリブデン粒子とすることで、前記比(I/II)を1.1より大きくすることができ、三酸化モリブデン粒子において、MoOのβ結晶構造が得られ易い。三酸化モリブデン蒸気を、液体窒素を用いて冷却した場合など、窒素雰囲気下の酸素濃度が低い状態での三酸化モリブデン蒸気の冷却は、酸素欠陥密度を増加させ、前記比(I/II)を低下させ易い。 The opening adjustment damper 6 takes in air from the outside air intake port, and the molybdenum trioxide vapor vaporized in the firing furnace 2 is cooled in an air atmosphere to form molybdenum trioxide particles, thereby achieving the ratio (I/II). can be made larger than 1.1, and the β crystal structure of MoO 3 is easily obtained in the molybdenum trioxide particles. Cooling molybdenum trioxide vapor in a state where the oxygen concentration is low in a nitrogen atmosphere, such as when molybdenum trioxide vapor is cooled using liquid nitrogen, increases the oxygen defect density and lowers the ratio (I/II). Easy to lower.

三酸化モリブデン前駆体化合物としては、三酸化モリブデンのβ結晶構造を含む一次粒子の集合体からなる三酸化モリブデン粒子を形成するための前駆体化合物であれば特に制限されない。There are no particular limitations on the molybdenum trioxide precursor compound, so long as it is a precursor compound for forming molybdenum trioxide particles consisting of an aggregate of primary particles containing the β crystal structure of molybdenum trioxide.

前記三酸化モリブデン前駆体化合物としては、焼成することで三酸化モリブデン蒸気を形成するものであれば特に制限されないが、金属モリブデン、三酸化モリブデン、二酸化モリブデン、二硫化モリブデン、モリブデン酸アンモニウム、リンモリブデン酸(HPMo1240)、ケイモリブデン酸(HSiMo1240)、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸ケイ素、モリブデン酸マグネシウム(MgMo3n+1(n=1~3))、モリブデン酸ナトリウム(NaMo3n+1(n=1~3))、モリブデン酸チタニウム、モリブデン酸鉄、モリブデン酸カリウム(KMo3n+1(n=1~3))、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸ホウ素、モリブデン酸リチウム(LiMo3n+1(n=1~3))、モリブデン酸コバルト、モリブデン酸ニッケル、モリブデン酸マンガン、モリブデン酸クロム、モリブデン酸セシウム、モリブデン酸バリウム、モリブデン酸ストロンチウム、モリブデン酸イットリウム、モリブデン酸ジルコニウム、モリブデン酸銅等が挙げられる。これらの三酸化モリブデン前駆体化合物は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。三酸化モリブデン前駆体化合物の形態は、特に限定されず、例えば、三酸化モリブデンなどの粉体状であっても良く、モリブデン酸アンモニウム水溶液のような液体であっても良い。好ましくは、ハンドリング性かつエネルギー効率の良い粉体状である。 The molybdenum trioxide precursor compound is not particularly limited as long as it forms molybdenum trioxide vapor when fired, but metal molybdenum, molybdenum trioxide, molybdenum dioxide, molybdenum disulfide, ammonium molybdate, and phosphomolybdenum can be used. Acid (H 3 PMo 12 O 40 ), silicomolybdic acid (H 4 SiMo 12 O 40 ), aluminum molybdate, silicon molybdate, magnesium molybdate (MgMo n O 3n+1 (n=1-3)), sodium molybdate (Na 2 Mon O 3n+1 (n=1-3)), titanium molybdate, iron molybdate, potassium molybdate (K 2 Mon O 3n+1 (n=1-3)), zinc molybdate, boron molybdate , lithium molybdate (Li 2 Mon O 3n+1 (n=1-3)), cobalt molybdate, nickel molybdate, manganese molybdate, chromium molybdate, cesium molybdate, barium molybdate, strontium molybdate, molybdate Examples include yttrium, zirconium molybdate, copper molybdate, and the like. These molybdenum trioxide precursor compounds may be used alone or in combination of two or more. The form of the molybdenum trioxide precursor compound is not particularly limited, and may be, for example, in the form of a powder such as molybdenum trioxide, or in the form of a liquid such as an aqueous ammonium molybdate solution. Preferably, it is in powder form, which is easy to handle and has good energy efficiency.

三酸化モリブデン前駆体化合物として、市販のα結晶の三酸化モリブデンを用いることが好ましい。また、酸化モリブデン前駆体化合物として、モリブデン酸アンモニウムを用いる場合には、焼成により熱力学的に安定な三酸化モリブデンに変換されることから、気化する酸化モリブデン前駆体化合物は前記三酸化モリブデンとなる。It is preferable to use commercially available α-crystalline molybdenum trioxide as the molybdenum trioxide precursor compound. When ammonium molybdate is used as the molybdenum oxide precursor compound, it is converted to thermodynamically stable molybdenum trioxide by calcination, and the vaporized molybdenum oxide precursor compound becomes the molybdenum trioxide.

三酸化モリブデン前駆体化合物、及び、前記三酸化モリブデン前駆体化合物以外の金属化合物を含む原料混合物混合物を焼成することでも、三酸化モリブデン蒸気を形成することができる。Molybdenum trioxide vapor can also be formed by calcining a raw material mixture containing a molybdenum trioxide precursor compound and a metal compound other than the molybdenum trioxide precursor compound.

これらのうち、得られる三酸化モリブデン粒子の純度、一次粒子の平均粒径、結晶構造を制御しやすい点では、酸化モリブデン前駆体化合物は、三酸化モリブデンを含むことが好ましい。 Among these, the molybdenum oxide precursor compound preferably contains molybdenum trioxide in terms of ease of controlling the purity, average particle size of primary particles, and crystal structure of the molybdenum trioxide particles obtained.

三酸化モリブデン前駆体化合物と前記三酸化モリブデン前駆体化合物以外の金属化合物とが中間体を生成する場合があるが、この場合でも焼成により中間体が分解して、三酸化モリブデンを熱力学的に安定な形態で気化させることができる。 A molybdenum trioxide precursor compound and a metal compound other than the molybdenum trioxide precursor compound may form an intermediate, but even in this case, the intermediate is decomposed by calcination, and molybdenum trioxide is thermodynamically It can be vaporized in a stable form.

三酸化モリブデン前駆体化合物、及び、前記三酸化モリブデン前駆体化合物以外の金属化合物を含む原料混合物を焼成するに際して、前記原料混合物100質量%に対する、前記三酸化モリブデン前駆体化合物の含有割合は、40~100質量%であることが好ましく、45~100質量%であってもよく、50~100質量%であってもよい。 When firing a raw material mixture containing a molybdenum trioxide precursor compound and a metal compound other than the molybdenum trioxide precursor compound, the content ratio of the molybdenum trioxide precursor compound is 40% by mass with respect to 100% by mass of the raw material mixture. It is preferably from 100% by weight, may be from 45 to 100% by weight, and may be from 50 to 100% by weight.

焼成温度としては、使用する三酸化モリブデン前駆体化合物、金属化合物、および所望とする三酸化モリブデン粒子等によっても異なるが、通常、中間体が分解できる温度とすることが好ましい。例えば、三酸化モリブデン前駆体化合物としてモリブデン化合物を、金属化合物としてアルミニウム化合物を用いる場合には、中間体として、モリブデン酸アルミニウムが形成されうることから、焼成温度は500~1500℃であることが好ましく、600~1550℃であることがより好ましく、700~1600℃であることがさらに好ましい。The firing temperature varies depending on the molybdenum trioxide precursor compound, metal compound, and desired molybdenum trioxide particles used, but is usually preferably set to a temperature at which the intermediate can be decomposed. For example, when a molybdenum compound is used as the molybdenum trioxide precursor compound and an aluminum compound is used as the metal compound, aluminum molybdate may be formed as an intermediate, so the firing temperature is preferably 500 to 1500°C, more preferably 600 to 1550°C, and even more preferably 700 to 1600°C.

焼成時間についても特に制限はなく、例えば、1min~30hとすることができ、10min~25hとすることができ、100min~20hとすることができる。There is no particular restriction on the firing time, and it can be, for example, 1 min to 30 h, 10 min to 25 h, or 100 min to 20 h.

昇温速度は、使用する三酸化モリブデン前駆体化合物、前記金属化合物、および所望とする三酸化モリブデン粒子の特性等によっても異なるが、製造効率の観点から、0.1℃/min以上100℃/min以下であることが好ましく、1℃/min以上50℃/min以下であることがより好ましく、2℃/min以上10℃/min以下であることがさらに好ましい。 The temperature increase rate varies depending on the molybdenum trioxide precursor compound used, the metal compound, and the desired characteristics of the molybdenum trioxide particles, but from the viewpoint of production efficiency, it is 0.1°C/min or more and 100°C/min. It is preferably at most 1°C/min and at most 50°C/min, and even more preferably at least 2°C/min and at most 10°C/min.

次に、前記三酸化モリブデン蒸気を冷却して粒子化する。
三酸化モリブデン蒸気の冷却は、冷却配管を低温にすることにより行われる。この際、冷却手段としては、上述のように冷却配管中への気体の送風による冷却、冷却配管が有する冷却機構による冷却、外部冷却装置による冷却等が挙げられる。
Next, the molybdenum trioxide vapor is cooled and turned into particles.
Molybdenum trioxide vapor is cooled by lowering the temperature of the cooling piping. At this time, examples of the cooling means include cooling by blowing gas into the cooling pipe, cooling by a cooling mechanism included in the cooling pipe, cooling by an external cooling device, etc. as described above.

三酸化モリブデン蒸気の冷却は、空気雰囲気下で行うことが好ましい。三酸化モリブデン蒸気を空気雰囲気下で冷却し、三酸化モリブデン粒子とすることで、前記比(I/II)を1.1より大きくすることができ、三酸化モリブデン粒子において、MoOのβ結晶構造が得られ易い。 The molybdenum trioxide vapor is preferably cooled under an air atmosphere. By cooling molybdenum trioxide vapor in an air atmosphere to form molybdenum trioxide particles, the ratio (I/II) can be made larger than 1.1, and in the molybdenum trioxide particles, β crystals of MoO 3 Structure is easy to obtain.

冷却温度(冷却配管の温度)は、特に制限されないが、-100~600℃であることが好ましく、-50~400℃であることがより好ましい。The cooling temperature (temperature of the cooling pipe) is not particularly limited, but is preferably -100 to 600°C, and more preferably -50 to 400°C.

三酸化モリブデン蒸気の冷却速度は、特に制限されないが、100℃/s以上100000℃/s以下であることが好ましく、1000℃/s以上50000℃/s以下であることがより好ましい。なお、三酸化モリブデン蒸気の冷却速度が早くなるほど、粒径の小さく、比表面積の大きい三酸化モリブデン粒子が得られる傾向がある。 The cooling rate of molybdenum trioxide vapor is not particularly limited, but is preferably 100°C/s or more and 100,000°C/s or less, more preferably 1000°C/s or more and 50,000°C/s or less. Note that the faster the cooling rate of the molybdenum trioxide vapor, the more molybdenum trioxide particles tend to be obtained with a smaller particle size and a larger specific surface area.

冷却手段が、冷却配管中への気体の送風による冷却である場合、送風する気体の温度は-100~300℃であることが好ましく、-50~100℃であることがより好ましい。When the cooling means is cooling by blowing gas into the cooling pipe, the temperature of the gas blown is preferably -100 to 300°C, and more preferably -50 to 100°C.

三酸化モリブデン蒸気を冷却して得られた粒子は、回収機に輸送されて回収される。 The particles obtained by cooling the molybdenum trioxide vapor are transported to a recovery machine and recovered.

前記三酸化モリブデン粒子の製造方法は、前記三酸化モリブデン蒸気を冷却して得られた粒子を、再度、100~320℃の温度で焼成してもよい。The method for producing the molybdenum trioxide particles may involve cooling the molybdenum trioxide vapor and then calcining the resulting particles again at a temperature of 100 to 320°C.

すなわち、前記三酸化モリブデン粒子の製造方法で得られた三酸化モリブデン粒子を、再度、100~320℃の温度で焼成してもよい。再度の焼成の焼成温度は、120~280℃であってもよく、140~240℃であってもよい。再度の焼成の焼成時間は、例えば、1min~4hとすることができ、10min~5hとすることができ、100min~6hとすることができる。ただし、再度、焼成することにより、三酸化モリブデンのβ結晶構造の一部は、消失してしまい、350℃以上の温度で4時間焼成すると、三酸化モリブデン粒子中のβ結晶構造は消失して、前記比(β(011)/α(021))が0になって、硫黄との反応性が損なわれる。 That is, the molybdenum trioxide particles obtained by the method for producing molybdenum trioxide particles may be fired again at a temperature of 100 to 320°C. The firing temperature for the second firing may be 120 to 280°C, or 140 to 240°C. The firing time for the second firing can be, for example, 1 min to 4 h, 10 min to 5 h, or 100 min to 6 h. However, by firing again, a part of the β crystal structure of molybdenum trioxide disappears, and when fired at a temperature of 350°C or higher for 4 hours, the β crystal structure in the molybdenum trioxide particles disappears. , the ratio (β(011)/α(021)) becomes 0, and the reactivity with sulfur is impaired.

前記貴金属吸着剤の製造方法により、本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子を製造することができる。
また、前記三酸化モリブデン粒子の製造方法により、本実施形態の貴金属吸着剤における二硫化モリブデン粒子の製造に好適な、三酸化モリブデン粒子を製造することができる。
By the method for producing a precious metal adsorbent, the molybdenum disulfide particles in the precious metal adsorbent of this embodiment can be produced.
Moreover, by the method for producing molybdenum trioxide particles, it is possible to produce molybdenum trioxide particles suitable for producing molybdenum disulfide particles in the noble metal adsorbent of this embodiment.

<貴金属回収方法>
本実施形態に係る貴金属回収方法は、上記貴金属吸着剤に貴金属を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸化性溶液で溶解させることで前記貴金属を回収する。また、本実施形態に係る貴金属回収方法は、上記貴金属吸着剤に貴金属を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸素存在下で加熱し揮発させることにより、前記貴金属を回収する。
<Precious metal recovery method>
In the precious metal recovery method according to the present embodiment, after the precious metal is adsorbed by the precious metal adsorbent, the precious metal adsorbent is dissolved in an oxidizing solution to recover the precious metal. In addition, in the precious metal recovery method according to the present embodiment, after the precious metal is adsorbed by the precious metal adsorbent, the precious metal adsorbent is heated in the presence of oxygen to volatilize the precious metal, thereby recovering the precious metal.

貴金属吸着剤に貴金属が吸着した状態で、当該貴金属吸着剤を酸或いは熱によって除去することにより、簡単なプロセスで容易に貴金属を回収することができる。また、貴金属吸着剤として二硫化モリブデン粒子を用いると、貴金属、特に金は、0価に還元されているので、貴金属元素の還元処理が不要となり、二硫化モリブデン粒子を除去するだけで純度の高い金を容易に回収することが可能となり、また、還元処理に伴う環境負荷をなくすことができる。 By removing the precious metal adsorbent with acid or heat while the precious metal is adsorbed on the precious metal adsorbent, the precious metal can be easily recovered through a simple process. Furthermore, when molybdenum disulfide particles are used as the precious metal adsorbent, the precious metal, particularly gold, is reduced to a valence of zero, making reduction treatment of the precious metal element unnecessary, and it becomes possible to easily recover high-purity gold simply by removing the molybdenum disulfide particles, and also eliminating the environmental burden associated with reduction treatment.

前記貴金属吸着剤を酸化性溶液で溶解させる場合、酸化性溶液としては例えば硝酸、過酸化水素水などを用いることができる。When the precious metal adsorbent is dissolved in an oxidizing solution, the oxidizing solution may be, for example, nitric acid or hydrogen peroxide.

前記貴金属吸着剤としての二硫化モリブデン粒子を酸素存在下で加熱する場合、加熱温度は400~1500℃であるのが好ましく、650~1200℃であるのがより好ましく、750~950℃であるのが更に好ましい。酸素存在下で二硫化モリブデン粒子を加熱すると、二硫化モリブデンが酸化されて三酸化モリブデンに変わり、三酸化モリブデンの高い揮発性により、比較的低い加熱温度で三酸化モリブデンが気化する。このため、貴金属と二硫化モリブデン粒子とを容易に分離することができ、貴金属を容易に回収することができる。エネルギー効率の観点からはなるべく低温が好ましいものの、三酸化モリブデンの揮発速度が十分な温度が好ましい。400℃は二硫化モリブデンが酸化される温度であり、750℃以上で三酸化モリブデンが円滑に揮発する。When the molybdenum disulfide particles as the precious metal adsorbent are heated in the presence of oxygen, the heating temperature is preferably 400 to 1500°C, more preferably 650 to 1200°C, and even more preferably 750 to 950°C. When the molybdenum disulfide particles are heated in the presence of oxygen, the molybdenum disulfide is oxidized to molybdenum trioxide, which vaporizes at a relatively low heating temperature due to the high volatility of molybdenum trioxide. For this reason, the precious metal and the molybdenum disulfide particles can be easily separated, and the precious metal can be easily recovered. From the viewpoint of energy efficiency, a low temperature is preferable, but a temperature at which the volatilization rate of molybdenum trioxide is sufficient is preferable. 400°C is the temperature at which molybdenum disulfide is oxidized, and molybdenum trioxide volatilizes smoothly at 750°C or higher.

<貴金属吸着剤の再生方法>
本実施形態の貴金属吸着剤の再生方法は、上記貴金属回収方法によって揮発した金属酸化物を回収した後に、前記金属酸化物を硫化させることにより、金属硫化物で構成される貴金属吸着剤を再生する。
<Regeneration method of precious metal adsorbent>
The method for regenerating a noble metal adsorbent of the present embodiment includes recovering the metal oxide volatilized by the above-described precious metal recovery method and then sulfurizing the metal oxide to regenerate the noble metal adsorbent composed of the metal sulfide. .

本再生方法において、上記貴金属回収方法によって得られた金属酸化物蒸気をそのまま硫化させてもよいし、一旦冷却して金属酸化物粒子とした後、金属酸化物粒子を硫黄源の存在下で前記金属酸化物を加熱することにより、金属酸化物粒子を硫化させてもよい。 In this regeneration method, the metal oxide vapor obtained by the above precious metal recovery method may be sulfurized as it is, or it may be cooled once to form metal oxide particles, and then the metal oxide particles may be sulfurized in the presence of a sulfur source. The metal oxide particles may be sulfurized by heating the metal oxide.

貴金属吸着剤として二硫化モリブデン粒子を用いた場合、上記貴金属回収方法によって揮発した三酸化モリブデンを回収し、その後回収された三酸化モリブデン粒子を、例えば上述の二硫化モリブデン粒子の製造方法と同様の方法で硫化することができる。これにより、貴金属吸着剤としての二硫化モリブデン粒子を容易に再生することができ、また、得られた二硫化モリブデン粒子を貴金属吸着剤として再利用することで、モリブデン資源の消費を抑制することができる。When molybdenum disulfide particles are used as the precious metal adsorbent, the molybdenum trioxide volatilized by the above-mentioned precious metal recovery method can be recovered, and the recovered molybdenum trioxide particles can then be sulfurized, for example, by a method similar to the above-mentioned method for producing molybdenum disulfide particles. This makes it possible to easily regenerate the molybdenum disulfide particles as a precious metal adsorbent, and by reusing the obtained molybdenum disulfide particles as a precious metal adsorbent, consumption of molybdenum resources can be suppressed.

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。The present invention will now be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to the following examples.

[三酸化モリブデン粒子の一次粒子の平均粒径の測定方法]
三酸化モリブデン粒子を構成する三酸化モリブデン粒子を、走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影した。二次元画像上の凝集体を構成する最小単位の粒子(すなわち、一次粒子)について、その長径(観察される最も長い部分のフェレ径)及び短径(その最も長い部分のフェレ径に対して、垂直な向きの短いフェレ径)を計測し、その平均値を一次粒子径とした。同様の操作をランダムに選ばれた50個の一次粒子に対して行い、その一次粒子の一次粒子径の平均値から、一次粒子の平均粒径を算出した。
[Method for measuring the average particle diameter of primary particles of molybdenum trioxide particles]
Molybdenum trioxide particles constituting the molybdenum trioxide particles were photographed using a scanning electron microscope (SEM). Regarding the smallest unit particle (i.e., primary particle) constituting the aggregate on the two-dimensional image, its major axis (the Feret diameter of the longest part observed) and the minor axis (with respect to the Feret diameter of the longest part), The short Feret diameter in the vertical direction was measured, and the average value was taken as the primary particle diameter. The same operation was performed on 50 randomly selected primary particles, and the average particle size of the primary particles was calculated from the average value of the primary particle size of the primary particles.

[三酸化モリブデンの純度測定:XRF分析]
蛍光X線分析装置(リガク社製、PrimusIV)を用い、回収した三酸化モリブデン粒子の試料約70mgをろ紙にとり、PPフィルムをかぶせて組成分析を行った。XRF分析結果により求められるモリブデン量を、三酸化モリブデン粒子100質量%に対する三酸化モリブデン換算(質量%)により求めた。
[Purity measurement of molybdenum trioxide: XRF analysis]
Using a fluorescent X-ray analyzer (Primus IV, manufactured by Rigaku Corporation), about 70 mg of a sample of the recovered molybdenum trioxide particles was placed on a filter paper, covered with a PP film, and the composition was analyzed. The amount of molybdenum determined from the XRF analysis results was determined in terms of molybdenum trioxide (% by mass) based on 100% by mass of molybdenum trioxide particles.

[結晶構造解析:XRD法]
回収した三酸化モリブデン粒子、又は、その硫化物の試料を0.5mm深さの測定試料用ホルダーに充填し、それを広角X線回折(XRD)装置(リガク社製、UltimaIV)にセットし、Cu/Kα線、40kV/40mA、スキャンスピード2°/min、走査範囲10°以上70°以下の条件で測定を行った。
[Crystal structure analysis: XRD method]
The collected molybdenum trioxide particles or a sample of its sulfide were filled into a measurement sample holder having a depth of 0.5 mm, which was then set in a wide-angle X-ray diffraction (XRD) device (Ultima IV, manufactured by Rigaku Corporation) and measured under the conditions of Cu/Kα radiation, 40 kV/40 mA, a scan speed of 2°/min, and a scan range of 10° to 70°.

[比表面積測定:BET法]
三酸化モリブデン粒子又は二硫化モリブデン粒子の試料について、比表面積計(マイクロトラックベル社製、BELSORP-mini)にて測定し、BET法による窒素ガスの吸着量から測定された試料1g当たりの表面積を、比表面積(m/g)として算出した。
[Specific surface area measurement: BET method]
A sample of molybdenum trioxide particles or molybdenum disulfide particles is measured using a specific surface area meter (BELSORP-mini, manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.), and the surface area per gram of the sample is determined from the amount of nitrogen gas adsorbed by the BET method. , was calculated as specific surface area (m 2 /g).

[MoSへの転化率R
RIR(参照強度比)法により、二硫化モリブデン(MoS)のRIR値Kおよび二硫化モリブデン(MoS)の(002)面または(003)面に帰属される、2θ=14.4°±0.5°付近のピークの積分強度I、並びに、各酸化モリブデン(原料であるMoO、および反応中間体であるMo25、Mo11、MoOなど)のRIR値Kおよび各酸化モリブデン(原料であるMoO、および反応中間体であるMo25、Mo11、MoOなど)の最強線ピークの積分強度Iを用いて、次の式(1)からMoSへの転化率Rを求めた。
(%)=(I/K)/(Σ(I/K))×100 ・・・(1)
ここで、RIR値は、無機結晶構造データベース(ICSD)に記載されている値をそれぞれ用い、解析には、統合粉末X線解析ソフトウェア(PDXL)(リガク社製)を用いた。
[Conversion rate R C to MoS 2 ]
According to the RIR (Reference Intensity Ratio) method, the RIR value KA of molybdenum disulfide (MoS 2 ) and the (002) or (003) plane of molybdenum disulfide (MoS 2 ), 2θ = 14.4° The integrated intensity I A of the peak around ±0.5° and the RIR value K of each molybdenum oxide (raw material MoO 3 and reaction intermediates Mo 9 O 25 , Mo 4 O 11 , MoO 2 , etc.) Using the integrated intensity I B of the strongest line peak of B and each molybdenum oxide (raw material MoO 3 and reaction intermediates Mo 9 O 25 , Mo 4 O 11 , MoO 2 , etc.), the following formula (1 ) to MoS 2 was determined .
R C (%)=(I A /K A )/(Σ(I B /K B ))×100...(1)
Here, the values listed in the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD) were used as the RIR values, and the integrated powder X-ray analysis software (PDXL) (manufactured by Rigaku Corporation) was used for the analysis.

[広域X線吸収微細構造(EXAFS)測定]
二硫化モリブデン粉末36.45mgと窒化ホウ素(キシダ化学社製)333.0mgとを乳鉢で混合した。この混合物123.15mgを量り取り、φ8mmの錠剤に圧縮成形し、測定サンプルを得た。この測定サンプルを用いて、あいちシンクロトロン光センターのBL5S1にて透過法で広域X線吸収微細構造(EXAFS)を測定した。解析にはAthena(インターネット<URL: https://bruceravel.github.io/demeter/>)を用いた。
[Extensive X-ray absorption fine structure (EXAFS) measurement]
36.45 mg of molybdenum disulfide powder and 333.0 mg of boron nitride (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.) were mixed in a mortar. 123.15 mg of this mixture was weighed out and compressed into a tablet with a diameter of 8 mm to obtain a measurement sample. Using this measurement sample, the wide-area X-ray absorption fine structure (EXAFS) was measured using the transmission method at BL5S1 at the Aichi Synchrotron Optical Center. Athena (Internet <URL: https://bruceravel.github.io/demeter/>) was used for the analysis.

[二硫化モリブデン粒子のメディアン径D50の測定]
アセトン20ccに二硫化モリブデン粉末0.1gを添加し、氷浴中で4時間超音波処理を施した後、さらにアセトンで、動的光散乱式粒子径分布測定装置(マイクロトラックベル社製、Nanotrac WaveII)の測定可能範囲の濃度に適宜調整し、測定サンプルを得た。この測定サンプルを用い、上記動的光散乱式粒子径分布測定装置により、粒径0.0001~10μmの範囲の粒子径分布を測定し、メディアン径D50を算出した。
ただし、メディアン径D50が10μmを超えるものについては、同様に溶液を調整し、レーザ回折式粒度分布測定装置(島津製作所製、SALD-7000)により、粒径0.015~500μmの範囲の粒子径分布を測定し、メディアン径D50を算出した。
[Measurement of median diameter D50 of molybdenum disulfide particles]
0.1 g of molybdenum disulfide powder was added to 20 cc of acetone, and ultrasonicated in an ice bath for 4 hours, after which the concentration was appropriately adjusted with acetone to a range measurable by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device (Microtrackbell, Nanotrac WaveII) to obtain a measurement sample. Using this measurement sample, the particle size distribution in the particle size range of 0.0001 to 10 μm was measured by the dynamic light scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter D50 was calculated.
However, for those with a median diameter D50 exceeding 10 μm, a solution was prepared in the same manner, and the particle size distribution in the particle size range of 0.015 to 500 μm was measured using a laser diffraction particle size distribution measuring device (Shimadzu Corporation, SALD-7000), and the median diameter D50 was calculated.

[二硫化モリブデン粒子の粒子形状観察方法]
二硫化モリブデン粒子を、原子間力顕微鏡(AFM)(Oxfоrd Cypher-ES)で測定し、粒子形状を観察した。
[Method for observing particle shape of molybdenum disulfide particles]
The molybdenum disulfide particles were measured using an atomic force microscope (AFM) (Oxford Cypher-ES), and the particle shape was observed.

(市販の三酸化モリブデン粒子)
市販の二硫化モリブデン試薬(関東化学社製)のX線回折(XRD)パターンの結果を、2H結晶構造の二硫化モリブデンの回折パターンと共に、図2に示す。この市販の二硫化モリブデン試薬は、2H結晶構造が99%以上の二硫化モリブデンであることが分かった。39.5°付近のピーク、49.5°付近のピークの半値幅は、それぞれ0.23°、0.22°であった。
(Commercially available molybdenum trioxide particles)
The results of the X-ray diffraction (XRD) pattern of a commercially available molybdenum disulfide reagent (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd.) are shown in FIG. 2 together with the diffraction pattern of molybdenum disulfide having a 2H crystal structure. This commercially available molybdenum disulfide reagent was found to be molybdenum disulfide with a 2H crystal structure of 99% or more. The half widths of the peak near 39.5° and the peak near 49.5° were 0.23° and 0.22°, respectively.

市販の二硫化モリブデン粒子について、比表面積(SA)、モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)の測定から得られる、Mo-Sに起因するピークの強度IとMo-Moに起因するピーク強度IIとの比(I/II)は、1.2であった。
市販の二硫化モリブデン粒子の比表面積をBET法により測定したところ、5.6m/gであった。
また、市販の二硫化モリブデン粒子の粒度分布を、動的光散乱式粒子径分布測定装置により計測し、メディアン径D50を求めたところ、13340nmであった。
Regarding commercially available molybdenum disulfide particles, the specific surface area (SA), the intensity I of the peak due to Mo-S obtained from the measurement of the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) of the K absorption edge of molybdenum, and the Mo-Mo The ratio (I/II) to the resulting peak intensity II was 1.2.
The specific surface area of commercially available molybdenum disulfide particles was measured by the BET method and was found to be 5.6 m 2 /g.
Further, the particle size distribution of commercially available molybdenum disulfide particles was measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter D50 was determined to be 13,340 nm.

(合成例1)
(三酸化モリブデン粒子の製造)
遷移酸化アルミニウム(和光純薬工業社製、活性アルミナ、平均粒径45μm)1kgと、三酸化モリブデン(太陽鉱工社製)1kgと、を混合し、次いでサヤに仕込み、図1に示す製造装置1のうち焼成炉2で、温度1100℃で10時間焼成した。焼成中、焼成炉2の側面および下面から外気(送風速度:50L/min、外気温度:25℃)を導入した。三酸化モリブデンは、焼成炉2内で蒸発した後、回収機4付近で冷却され、粒子として析出した。焼成炉2としてRHKシミュレーター(ノリタケカンパニーリミテド社製)を用い、回収機4としてVF-5N集塵機(アマノ社製)を用いた。
(Synthesis Example 1)
(Production of Molybdenum Trioxide Particles)
1 kg of transition aluminum oxide (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., activated alumina, average particle size 45 μm) and 1 kg of molybdenum trioxide (Taiyo Koko Co., Ltd.) were mixed and then charged into a sagger, and calcined for 10 hours at a temperature of 1100° C. in the calcination furnace 2 of the manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1. During the calcination, outside air (air flow rate: 50 L/min, outside air temperature: 25° C.) was introduced from the side and bottom of the calcination furnace 2. After evaporating in the calcination furnace 2, the molybdenum trioxide was cooled near the recovery machine 4 and precipitated as particles. An RHK simulator (Noritake Co., Ltd.) was used as the calcination furnace 2, and a VF-5N dust collector (Amano Co., Ltd.) was used as the recovery machine 4.

焼成後、サヤから1.0kgの青色の粒子である酸化アルミニウムと、回収機4で回収した三酸化モリブデン粒子0.85kgを取り出した。回収した三酸化モリブデン粒子は、一次粒子の平均粒径が80nmであり、蛍光X線(XRF)測定にて、三酸化モリブデンの純度は99.7%であることが確認できた。この三酸化モリブデン粒子の、BET法で測定される比表面積(SA)は、44.0m/gであった。 After firing, 1.0 kg of blue particles of aluminum oxide and 0.85 kg of molybdenum trioxide particles recovered by the recovery machine 4 were taken out from the pod. The recovered molybdenum trioxide particles had an average primary particle diameter of 80 nm, and X-ray fluorescence (XRF) measurement confirmed that the purity of the molybdenum trioxide was 99.7%. The specific surface area (SA) of the molybdenum trioxide particles measured by the BET method was 44.0 m 2 /g.

(二硫化モリブデン粒子の製造)
磁性坩堝中で、三酸化モリブデン粒子1.00gと、硫黄粉末(関東化学社製)1.57gとを、粉末が均一になるように攪拌棒にて混合し、窒素雰囲気下、500℃で4時間の焼成を行い、黒色粉末を得た。ここで、前記三酸化モリブデン粒子のMoO量100モル%に対して、前記硫黄のS量は705モル%である。この黒色粉末(合成例1の二硫化モリブデン粒子)のX線回折(XRD)パターンの結果を、無機結晶構造データベース(ICSD)に記されている二硫化モリブデン(MoS)の3R結晶構造の回折パターン、二硫化モリブデン(MoS)の2H結晶構造の回折パターン及び二酸化モリブデン(MoO)の回折パターンと共に、図3に示す。二酸化モリブデン(MoO)は、反応中間体である。
(Production of Molybdenum Disulfide Particles)
In a magnetic crucible, 1.00 g of molybdenum trioxide particles and 1.57 g of sulfur powder (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) were mixed with a stirring rod so that the powder was uniform, and then calcined at 500° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to obtain a black powder. Here, the amount of S in the sulfur was 705 mol % relative to the amount of MoO 3 in the molybdenum trioxide particles of 100 mol %. The results of the X-ray diffraction (XRD) pattern of this black powder (molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1) are shown in FIG. 3 together with the diffraction pattern of the 3R crystal structure of molybdenum disulfide (MoS 2 ), the diffraction pattern of the 2H crystal structure of molybdenum disulfide (MoS 2 ), and the diffraction pattern of molybdenum dioxide (MoO 2 ) described in the Inorganic Crystal Structure Database (ICSD). Molybdenum dioxide (MoO 2 ) is a reaction intermediate.

図3のX線回折(XRD)パターンでは、二硫化モリブデン(MoS)に帰属されるピークのみが検出され、二硫化モリブデン(MoS)に帰属されないピークが見られなかった。すなわち、副生成物である二酸化モリブデン(MoO)などの反応中間体ピークが観察されず、二硫化モリブデン(MoS)に帰属されるピークのみが観察されたことから、合成例1の二硫化モリブデン粒子は、MoSへの転化率が99%以上であり、硫黄との反応が速やかに進んだことが確認できた。
この合成例1の二硫化モリブデン粒子をX線回折(XRD)により結晶構造解析したところ、2H結晶構造及び3R結晶構造が含まれていることを確認した。39.5°付近のピーク、49.5°付近のピークの半値幅は、それぞれ2.36°、3.71°であり、市販の三酸化モリブデン粒子よりも広かった。
In the X-ray diffraction (XRD) pattern of Fig. 3, only peaks attributable to molybdenum disulfide ( MoS2 ) were detected, and no peaks not attributable to molybdenum disulfide ( MoS2 ) were observed. In other words, no peaks of reaction intermediates such as by-product molybdenum dioxide ( MoO2 ) were observed, and only peaks attributable to molybdenum disulfide ( MoS2 ) were observed. This confirmed that the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1 had a conversion rate of 99% or more to MoS2 , and that the reaction with sulfur proceeded quickly.
The crystal structure of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1 was analyzed by X-ray diffraction (XRD), and it was confirmed that the particles contained a 2H crystal structure and a 3R crystal structure. The half-widths of the peaks near 39.5° and 49.5° were 2.36° and 3.71°, respectively, which were wider than those of commercially available molybdenum trioxide particles.

合成例1の二硫化モリブデン粒子の比表面積をBET法により測定したところ、67.8m/gであった。 The specific surface area of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1 was measured by the BET method and was found to be 67.8 m 2 /g.

合成例1の二硫化モリブデン粒子の粒度分布を、動的光散乱式粒子径分布測定装置により計測し、メディアン径D50を求めたところ、170nmであった。 The particle size distribution of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1 was measured using a dynamic light scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter D50 was determined to be 170 nm.

合成された二硫化モリブデン粒子のAFM像を図4に示す。図4は測定して得られたAFM像であり二硫化モリブデン粒子の上面を示している。このAFM像より長さ(縦)×幅(横)を求めたところ、180nm×80nmであった。図5は図4に示す二硫化モリブデン粒子の断面を示すグラフである。この断面図より厚み(高さ)を求めたところ、16nmであった。したがって、二硫化モリブデン粒子の一次粒子のアスペクト比(長さ(縦)/厚み(高さ))の値は、11.25であった。 FIG. 4 shows an AFM image of the synthesized molybdenum disulfide particles. FIG. 4 is an AFM image obtained by measurement, showing the upper surface of the molybdenum disulfide particles. When the length (vertical) x width (horizontal) was determined from this AFM image, it was found to be 180 nm x 80 nm. FIG. 5 is a graph showing a cross section of the molybdenum disulfide particles shown in FIG. The thickness (height) was determined from this cross-sectional view and was 16 nm. Therefore, the value of the aspect ratio (length (vertical)/thickness (height)) of the primary particles of molybdenum disulfide particles was 11.25.

図4に示した二硫化モリブデン粒子を含む二硫化モリブデン粒子50個の平均値は、長さ(縦)×幅(横)×厚み(高さ)=198nm×158nm×19nmであった。 The average value of 50 molybdenum disulfide particles including the molybdenum disulfide particles shown in FIG. 4 was length (length) x width (horizontal) x thickness (height) = 198 nm x 158 nm x 19 nm.

二硫化モリブデン粒子のAFM測定結果の代表例を表1に示す。表中、「二硫化モリブデン粒子(1)」は、図3に記載の二硫化モリブデン粒子である。「二硫化モリブデン粒子(2)」は、測定した二硫化モリブデン粒子の中で、最も長さが長い粒子であり、「二硫化モリブデン粒子(3)」は、最も長さが短い粒子である。「二硫化モリブデン粒子(4)は、比較的厚みが厚い粒子であり、「二硫化モリブデン粒子(5)」は、最も厚みが薄い粒子である。「二硫化モリブデン粒子(6)」は、最もアスペクト比が大きい粒子である。「二硫化モリブデン粒子(7)」は、最も厚みが厚い粒子であり、かつ、最もアスペクト比が小さい粒子である。 Table 1 shows representative examples of AFM measurement results of molybdenum disulfide particles. In the table, "molybdenum disulfide particles (1)" are the molybdenum disulfide particles shown in FIG. 3. "Molybdenum disulfide particles (2)" are the longest particles among the measured molybdenum disulfide particles, and "molybdenum disulfide particles (3)" are the shortest particles. "Molybdenum disulfide particles (4)" are relatively thick particles, and "molybdenum disulfide particles (5)" are the thinnest particles. "Molybdenum disulfide particles (6)" are particles with the largest aspect ratio. "Molybdenum disulfide particles (7)" are the thickest particles and the particles with the smallest aspect ratio.

Figure 0007460015000001
Figure 0007460015000001

合成例1の二硫化モリブデン粒子の、広域X線吸収微細構造(EXAFS)を測定した。モリブデンのK吸収端の広域X線吸収微細構造(EXAFS)スペクトルを図4に示す。このスペクトルから得られる動径分布関数において、Mo-Sに起因するピークの強度IとMo-Moに起因するピーク強度IIとの比(I/II)は、1.2であった。 The extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 1 was measured. Figure 4 shows the extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectrum of the K-edge of molybdenum. In the radial distribution function obtained from this spectrum, the ratio (I/II) between the peak intensity I due to Mo-S and the peak intensity II due to Mo-Mo was 1.2.

(合成例2)
焼成温度を400℃に変更した以外は、合成例1と同様の方法、条件にて二硫化モリブデン粒子を製造した。
(Synthesis Example 2)
Molybdenum disulfide particles were produced in the same manner and under the same conditions as in Synthesis Example 1, except that the firing temperature was changed to 400°C.

合成例2の二硫化モリブデン粒子の比表面積をBET法により測定したところ、80.4m/gであった。 The specific surface area of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 2 was measured by the BET method and was found to be 80.4 m 2 /g.

合成例2の二硫化モリブデン粒子の粒度分布を、動的光散乱式粒子径分布測定装置により計測し、メディアン径D50を求めたところ、270nmであった。 The particle size distribution of the molybdenum disulfide particles of Synthesis Example 2 was measured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device, and the median diameter D50 was calculated to be 270 nm.

[貴金属(金)吸着評価]
<実施例1>
1000ppm金標準液(ナカライテスク社製)をイオン交換水を用いて希釈し、初期金濃度が561ppmとなるように希釈溶液を調製した。
得られた希釈溶液30gを容積50mLのポリ試験管に入れ、吸着剤として市販の二硫化モリブデン粉末(関東化学社製、二硫化モリブデン試薬)を30mg投入し、転倒回転型撹拌器(トーワラボ社製、ロータ・ミックスRKVSD)で15rpmの回転速度で、24時間撹拌した。
3時間、6時間、24時間の各撹拌時間経過後、0.2μmのシリンジフィルターで濾過を行い、試料溶液中に残存する金濃度を、ICP発光分光分析装置(ICP-OES、パーキンエルマー社製、Optima8300)で定量した。また、24時間後の試料溶液中の金残存濃度と、二硫化モリブデン粉末の投入量を用い、以下の式から吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量(g/g)を算出した。
24時間金吸着量=(初期金濃度-24時間後金濃度)×液量/二硫化モリブデン粉末投入量
[Precious metal (gold) adsorption evaluation]
<Example 1>
A 1000 ppm gold standard solution (manufactured by Nacalai Tesque) was diluted with ion-exchanged water to prepare a diluted solution with an initial gold concentration of 561 ppm.
30 g of the obtained diluted solution was put into a 50 mL polyester test tube, 30 mg of commercially available molybdenum disulfide powder (manufactured by Kanto Kagaku Co., Ltd., Molybdenum Disulfide Reagent) was added as an adsorbent, and an overturning rotary stirrer (manufactured by Towarabo Co., Ltd.) was added. , Rotor Mix RKVSD) at a rotation speed of 15 rpm for 24 hours.
After each stirring time of 3 hours, 6 hours, and 24 hours has elapsed, filtration is performed using a 0.2 μm syringe filter, and the remaining gold concentration in the sample solution is measured using an ICP optical emission spectrometer (ICP-OES, manufactured by PerkinElmer). , Optima 8300). Further, using the residual gold concentration in the sample solution after 24 hours and the input amount of molybdenum disulfide powder, the amount of gold adsorbed per gram of adsorbent in 24 hours (g/g) was calculated from the following formula.
24-hour gold adsorption amount = (initial gold concentration - gold concentration after 24 hours) x liquid volume / amount of molybdenum disulfide powder input

<実施例2>
市販の二硫化モリブデン粉末に代えて合成例1で得られた二硫化モリブデン粉末を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、24時間後の試料溶液中の金残存濃度と、吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量(g/g)を算出した。
Example 2
The remaining gold concentration in the sample solution after 24 hours and the amount of gold adsorbed per gram of adsorbent (g/g) after 24 hours were calculated in the same manner as in Example 1, except that the molybdenum disulfide powder obtained in Synthesis Example 1 was used instead of the commercially available molybdenum disulfide powder.

<実施例3>
初期金濃度470ppmの希釈溶液50gに合成例1の二硫化モリブデン粉末10mgを投入したこと以外は、実施例1と同様にして、24時間後の試料溶液中の金残存濃度と、吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量を算出した。
<Example 3>
The procedure was the same as in Example 1 except that 10 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 was added to 50 g of the diluted solution with an initial gold concentration of 470 ppm, and the remaining gold concentration in the sample solution after 24 hours and per 1 g of adsorbent were The amount of gold adsorbed in 24 hours was calculated.

<実施例4>
合成例1の二硫化モリブデン粉末の投入量を5mgに変更したこと以外は、実施例3と同様にして、24時間後の試料溶液中の金残存濃度と、吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量を算出した。
<Example 4>
The procedure was the same as in Example 3 except that the amount of molybdenum disulfide powder in Synthesis Example 1 was changed to 5 mg. The amount of gold adsorbed was calculated.

<比較例1>
市販の二硫化モリブデン粉末に代えてカーボン(クラレ社製、クラレコール(登録商標))を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量を算出した。
<Comparative Example 1>
The amount of gold adsorbed per gram of adsorbent in 24 hours was calculated in the same manner as in Example 1, except that carbon (Kuraray Co., Ltd., Kuraray Coal (registered trademark)) was used instead of the commercially available molybdenum disulfide powder.

Figure 0007460015000002
Figure 0007460015000002

表2の結果から、実施例1では、吸着剤として市販の二硫化モリブデン粉末を30mg使用したときの24時間後の溶液中の金濃度は555ppm、金吸着量は0.006(g/g)であった。 From the results in Table 2, in Example 1, when 30 mg of commercially available molybdenum disulfide powder was used as an adsorbent, the gold concentration in the solution after 24 hours was 555 ppm, and the amount of gold adsorbed was 0.006 (g/g). Met.

実施例2では、合成例1の二硫化モリブデン粉末を30mg使用したときの24時間後の溶液中の金濃度が0.1ppm未満、金吸着量は0.56(g/g)であり、実施例1の市販の二硫化モリブデン粒子と比較して金の吸着性能が格段に高いことが分かった。
実施例2において、金吸着後の二硫化モリブデン粉末をXRD測定したところ、図5に示すように、金吸着前の二硫化モリブデン粉末(合成例1)の回折パターン及び金(0価)のスペクトルピークから、金吸着後の二硫化モリブデン粉末が、nmサイズの二硫化モリブデン粒子(MoS)と0価の金との混合物であることが確認された。
また実施例2において金吸着後の二硫化モリブデン粉末のXPSを3点で測定したところ、図6に示すように、Au 4f7/2におけるピークトップの平均値が84.4eVであることから、二硫化モリブデン粉末に吸着している金の価数が0であることが確認された。
In Example 2, when 30 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 was used, the gold concentration in the solution after 24 hours was less than 0.1 ppm, and the amount of gold adsorption was 0.56 (g/g). This shows that the gold adsorption performance is significantly higher than that of the commercially available molybdenum disulfide particles of Example 1.
In Example 2, the molybdenum disulfide powder after gold adsorption was subjected to XRD measurement. As shown in FIG. 5, from the diffraction pattern of the molybdenum disulfide powder (Synthesis Example 1) before gold adsorption and the spectral peak of gold (zero valence), it was confirmed that the molybdenum disulfide powder after gold adsorption was a mixture of nm-sized molybdenum disulfide particles ( MoS2 ) and zero valent gold.
Furthermore, in Example 2, the XPS of the molybdenum disulfide powder after gold adsorption was measured at three points. As shown in FIG. 6 , the average value of the peak top at Au 4f 7/2 was 84.4 eV, confirming that the valence of gold adsorbed to the molybdenum disulfide powder was 0.

実施例3では、合成例1の二硫化モリブデン粉末を10mg使用し、二硫化モリブデン粉末の投入量を少なくしたときの24時間後の溶液中の金濃度が0.1ppm未満、金吸着量は2.35(g/g)であり、実施例2と比較して少量の二硫化モリブデンで検出限界まで金を吸着可能であり、金の吸着性能が格段に高いことが分かった。In Example 3, when 10 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 was used and the amount of molybdenum disulfide powder added was reduced, the gold concentration in the solution after 24 hours was less than 0.1 ppm and the amount of gold adsorption was 2.35 (g/g). This shows that gold can be adsorbed up to the detection limit with a small amount of molybdenum disulfide compared to Example 2, and that the gold adsorption performance is significantly higher.

実施例4では、合成例1の二硫化モリブデン粉末を5mg使用し、二硫化モリブデン粉末の投入量を更に少なくしたときの24時間後の溶液中の金濃度が67ppm、金吸着量は4.03(g/g)であった。実施例2と比較して、24時間の吸着では検出限界まで金を吸着できなかったものの、初期濃度470ppmの溶液を用いた場合の24時間後の溶液中の金吸着量は4g程度であり、上記特許文献に記載された吸着剤よりも金吸着性能が格段に高いことが分かった。 In Example 4, when 5 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 was used and the amount of molybdenum disulfide powder added was further reduced, the gold concentration in the solution after 24 hours was 67 ppm, and the amount of gold adsorption was 4.03. (g/g). Compared to Example 2, gold could not be adsorbed to the detection limit after 24 hours of adsorption, but when a solution with an initial concentration of 470 ppm was used, the amount of gold adsorbed in the solution after 24 hours was about 4 g. It was found that the gold adsorption performance was much higher than that of the adsorbents described in the above patent documents.

ここで実施例1と実施例4の結果の24時間後の金吸着量の差について考察する。実施例1で用いた市販の二硫化モリブデン粉末は、2H結晶構造が99%以上の二硫化モリブデンである。また、動的光散乱式粒子径分布測定装置により計測したメディアン径D50は13340nmである。一方、実施例4で用いた合成例1の二硫化モリブデン粉末は、2H結晶構造及び3R結晶構造が含まれている二硫化モリブデンである。また、動的光散乱式粒子径分布測定装置により計測したメディアン径D50は170nmである。実施例1における24時間後の金吸着量が0.006g/gであるのに対し、実施例4における24時間後の金吸着量が4.03g/gと極めて高いのは、合成例1の二硫化モリブデン粉末が2H結晶構造及び3R結晶構造を含むことと、メディアン径D50が170nmであることのそれぞれが寄与しているためと推察される。したがって、例えば、2H結晶構造が99%以上であり、メディアン径D50が170nm程度の二硫化モリブデン粉末であっても、比較的高い金吸着量を示すと考えられる。また、2H結晶構造及び3R結晶構造を含み、メディアン径D50は13340nm程度である二硫化モリブデン粉末であっても、比較的高い金吸着量を示すと考えられる。 Here, the difference in the amount of gold adsorption after 24 hours between the results of Example 1 and Example 4 will be considered. The commercially available molybdenum disulfide powder used in Example 1 is molybdenum disulfide having a 2H crystal structure of 99% or more. The median diameter D 50 measured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device is 13,340 nm. On the other hand, the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 used in Example 4 is molybdenum disulfide containing a 2H crystal structure and a 3R crystal structure. The median diameter D 50 measured by a dynamic light scattering particle size distribution measuring device is 170 nm. The amount of gold adsorption after 24 hours in Example 1 is 0.006 g/g, while the amount of gold adsorption after 24 hours in Example 4 is extremely high at 4.03 g/g. It is presumed that this is due to the fact that the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 contains a 2H crystal structure and a 3R crystal structure and that the median diameter D 50 is 170 nm. Therefore, for example, even if a molybdenum disulfide powder has a 2H crystal structure of 99% or more and a median diameter D50 of about 170 nm, it is believed to exhibit a relatively high gold adsorption amount. Also, even if a molybdenum disulfide powder contains a 2H crystal structure and a 3R crystal structure and has a median diameter D50 of about 13,340 nm, it is believed to exhibit a relatively high gold adsorption amount.

一方、比較例1では、吸着剤としてカーボンを用いたときの24時間後の溶液中の金濃度は555ppm、金吸着量は0.006(g/g)であり、吸着剤として市販の二硫化モリブデン粉末を用いた実施例1と比較して金吸着量は同等であった。On the other hand, in Comparative Example 1, when carbon was used as the adsorbent, the gold concentration in the solution after 24 hours was 555 ppm and the amount of gold adsorption was 0.006 (g/g), which was equivalent to the amount of gold adsorption in Example 1, in which commercially available molybdenum disulfide powder was used as the adsorbent.

[低濃度の貴金属(金)吸着評価]
<実施例5>
1000ppm金標準液(ナカライテスク社製)を用い、約5ppbの金溶液を作成した。この溶液40gに対し、合成例1で得られた二硫化モリブデン粉末400mgを吸着剤として添加し、5日間撹拌した。また、対照実験として、吸着剤を添加しない溶液を撹拌し、初期濃度とした。濃度測定には、質量分析装置(アジレント・テクノロジー社製、ICP-MS Agilent 8900)を用いた。結果を表3に示す。
[Evaluation of low concentration precious metal (gold) adsorption]
Example 5
A gold solution of about 5 ppb was prepared using a 1000 ppm gold standard solution (manufactured by Nacalai Tesque). 400 mg of the molybdenum disulfide powder obtained in Synthesis Example 1 was added as an adsorbent to 40 g of this solution, and the solution was stirred for 5 days. As a control experiment, a solution without the addition of an adsorbent was stirred to obtain the initial concentration. A mass spectrometer (ICP-MS Agilent 8900, manufactured by Agilent Technologies) was used to measure the concentration. The results are shown in Table 3.

Figure 0007460015000003
Figure 0007460015000003

表3の結果から、実施例5では、初期濃度4.28ppbの金溶液を用いた場合、5日間経過後の金濃度は0.01ppb未満であった。このことから、合成例1で得られた二硫化モリブデン粉末を用いると、極めて低濃度の金溶液、例えば都市鉱山から排出される金溶液、メッキ廃液からの金溶液、或いは海水、火山性熱水など自然から採取される金溶液から、金を回収できることが分かった。 From the results in Table 3, in Example 5, when a gold solution with an initial concentration of 4.28 ppb was used, the gold concentration after 5 days was less than 0.01 ppb. Therefore, when using the molybdenum disulfide powder obtained in Synthesis Example 1, it is possible to use very low concentration gold solutions, such as gold solutions discharged from urban mines, gold solutions from plating waste liquid, seawater, volcanic hot water, etc. It has been discovered that gold can be recovered from gold solutions collected from nature.

[吸着後の金の回収]
<実施例6>
1000ppm金標準液100mL(ナカライテスク社製)を用い(金の実量として100mg)、100mLのイオン交換水で希釈した。この希釈溶液に合成例1で得られた二硫化モリブデン粉末50mgを吸着剤として添加し、金を吸着させるために24時間撹拌した。吸着終了後、二硫化モリブデン粒子を瀘別した。
瀘別した二硫化モリブデン粒子を硝酸1.40(関東化学社製)20mLで2回洗浄し、二硫化モリブデンのみを溶解させた。その後沈殿物をイオン交換水で洗浄し、75.8mgの黄色粉末を得た。得られた黄色粉末をXRD測定したところ、図7に示すように金のピークトップと一致したことから、回収された黄色粉末は金(0価)であることが確認された。金の回収率は76%であった。
また、回収された黄色粉末を蛍光X線分析装置(リガク社製、PrimusIV)により組成分析したところ、金の含有率は99.7質量%であった。含有率99.0質量%を超える金は、再精錬して純金とすることが容易である。
[Recovery of gold after adsorption]
Example 6
100 mL of 1000 ppm gold standard solution (manufactured by Nacalai Tesque, Inc.) was used (100 mg of actual gold) and diluted with 100 mL of ion-exchanged water. 50 mg of the molybdenum disulfide powder obtained in Synthesis Example 1 was added to this diluted solution as an adsorbent, and the mixture was stirred for 24 hours to adsorb the gold. After the adsorption was completed, the molybdenum disulfide particles were filtered out.
The filtered molybdenum disulfide particles were washed twice with 20 mL of nitric acid 1.40 (Kanto Chemical Co., Ltd.) to dissolve only molybdenum disulfide. The precipitate was then washed with ion-exchanged water to obtain 75.8 mg of yellow powder. When the obtained yellow powder was subjected to XRD measurement, it was confirmed that the peak top of gold coincided with that of gold as shown in Figure 7, and the recovered yellow powder was gold (0 valence). The gold recovery rate was 76%.
In addition, the composition of the recovered yellow powder was analyzed using an X-ray fluorescence analyzer (Rigaku Corporation, Primus IV), and the gold content was found to be 99.7% by mass. Gold with a content of more than 99.0% by mass can be easily refining to produce pure gold.

<実施例7>
実施例6の硝酸洗浄の代わりに、瀘別した二硫化モリブデン粒子を坩堝に入れ、空気雰囲気下で900℃、4時間で加熱し、88.8mgの黄色粉末を得た。得られた黄色粉末をXRD測定したところ、図7に示すように金のピークトップと一致したことから、回収された黄色粉末は金(0価)であることが確認された。金の回収率は89%であり、実施例6よりも高い回収率であった。実施例6における金の回収率が80%程度であるのは、実験スケールが小さいことに加え、洗浄処理時に二硫化モリブデンの微細粒子が容器に付着し取れなくなってしまうこと、二硫化モリブデンを瀘別回収するときに濾紙に取られてしまうこと、微細粒子が十分に沈殿せずに回収できないこと等が挙げられる。一方、実施例7の回収方法では、容器や濾紙への付着が無く、沈殿せずに未回収となる金も無いため、実施例6の回収方法よりも優れていると考えられる。
実施例7で回収された黄色粉末を蛍光X線分析装置(リガク社製、PrimusIV)により組成分析したところ、金の含有率は99.2質量%であった。
<Example 7>
Instead of washing with nitric acid in Example 6, the filtered molybdenum disulfide particles were placed in a crucible and heated at 900° C. for 4 hours in an air atmosphere to obtain 88.8 mg of yellow powder. When the obtained yellow powder was subjected to XRD measurement, the peak top coincided with that of gold as shown in FIG. 7, so it was confirmed that the recovered yellow powder was gold (zero valence). The gold recovery rate was 89%, which was higher than in Example 6. The reason why the gold recovery rate in Example 6 was about 80% is that the scale of the experiment was small, as well as the fact that fine particles of molybdenum disulfide adhered to the container during the cleaning process and could not be removed. Examples include the fact that the particles are collected by filter paper when they are collected separately, and the fine particles cannot be collected because they do not precipitate sufficiently. On the other hand, the recovery method of Example 7 is considered to be superior to the recovery method of Example 6 because there is no adhesion to containers or filter paper, and there is no gold that does not settle and become unrecovered.
When the composition of the yellow powder recovered in Example 7 was analyzed using a fluorescent X-ray analyzer (Primus IV, manufactured by Rigaku Corporation), the gold content was found to be 99.2% by mass.

[比表面積の大きい二硫化モリブデン粒子の金吸着評価]
<実施例8>
合成例2の二硫化モリブデン粉末の投入量を4.5mgに変更したこと以外は、実施例4と同様にして、24時間後の試料溶液中の金残存濃度と、吸着剤1gあたりの24時間での金吸着量を算出した。結果を表4に示す。
[Evaluation of gold adsorption on molybdenum disulfide particles with large specific surface area]
Example 8
The remaining gold concentration in the sample solution after 24 hours and the amount of gold adsorbed per gram of adsorbent after 24 hours were calculated in the same manner as in Example 4, except that the amount of molybdenum disulfide powder added in Synthesis Example 2 was changed to 4.5 mg. The results are shown in Table 4.

Figure 0007460015000004
Figure 0007460015000004

表4の結果から、実施例8では、合成例2の二硫化モリブデン粉末を4.5mg使用したときの24時間後の溶液中の金濃度が0.1ppm未満、金吸着量は5.17g/gであり、実施例4で使用した合成例1の二硫化モリブデン粉末と比較して金の吸着性能が高いことが確認された。 From the results in Table 4, in Example 8, when 4.5 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 2 was used, the gold concentration in the solution after 24 hours was less than 0.1 ppm, and the amount of gold adsorbed was 5.17 g/ g, and it was confirmed that the gold adsorption performance was higher than that of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 used in Example 4.

[通液試験による金吸着評価]
<実施例9>
1000ppm金標準液(ナカライテスク社製)をイオン交換水を用いて希釈し、初期金濃度が100ppmとなるように希釈溶液を調製した。
得られた希釈溶液を3.6mL/分の速度で送液し、合成例1の二硫化モリブデン粉末を充填した内容積3.6cmのカラムに通した。二硫化モリブデン粉末の充填量は3.6cmである。
カラムを通過した希釈溶液をサンプリングし、サンプリング溶液中に残存する金濃度を、ICP発光分光分析装置(ICP-OES、パーキンエルマー社製、Optima8300)で定量した。この時のICP-OESの金濃度検出限界は0.1ppmである。
[Gold adsorption evaluation by liquid passage test]
<Example 9>
A 1000 ppm gold standard solution (manufactured by Nacalai Tesque) was diluted with ion-exchanged water to prepare a diluted solution such that the initial gold concentration was 100 ppm.
The obtained diluted solution was fed at a rate of 3.6 mL/min and passed through a column having an internal volume of 3.6 cm 3 filled with the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1. The filling amount of molybdenum disulfide powder is 3.6 cm3 .
The diluted solution that had passed through the column was sampled, and the gold concentration remaining in the sampled solution was quantified using an ICP optical emission spectrometer (ICP-OES, PerkinElmer, Optima 8300). The gold concentration detection limit of ICP-OES at this time is 0.1 ppm.

この通液試験による金吸着評価結果を図10に示す。同図の横軸はカラムでの処理液量を示し、通液総量(l)/二硫化モリブデン充填量(l-r)で定義される。この横軸を処理液量(無単位)と呼ぶ。また、同図の縦軸はサンプリング溶液中に残存する金濃度を示し、これを金イオン漏洩濃度と呼ぶ。 The gold adsorption evaluation results from this liquid passage test are shown in FIG. The horizontal axis of the figure shows the amount of liquid treated in the column, which is defined as the total amount of liquid passed (l)/molybdenum disulfide filling amount (lr). This horizontal axis is called the processing liquid amount (unitless). Moreover, the vertical axis of the figure shows the gold concentration remaining in the sampling solution, which is called the gold ion leakage concentration.

処理液量が1070までにおける金イオン漏洩濃度はICP-OESの検出限界未満であったことから、サンプリング溶液中に残存する金濃度は0.1ppm未満であることが確認された。 Since the gold ion leakage concentration when the treated liquid volume was up to 1070 was below the detection limit of ICP-OES, it was confirmed that the gold concentration remaining in the sampling solution was less than 0.1 ppm.

処理液量1430以降はサンプリング溶液中に残存する金濃度が徐々に上昇するものの、処理液量3410においても残留する金濃度はわずか7.3ppmであり、92.7ppmは二硫化モリブデン粉末に吸着されていることが確認された。 Although the gold concentration remaining in the sampling solution gradually increases after the treatment liquid volume reaches 1,430, even at treatment liquid volume 3,410 the remaining gold concentration is only 7.3 ppm, and it was confirmed that 92.7 ppm was adsorbed onto the molybdenum disulfide powder.

都市鉱山やメッキ廃液から金回収する場合、或いは、金鉱石精錬工程で排出される金含有廃液から金回収する場合、本実施例のように貴金属(金)吸着剤を充填したカラムに、金を含む溶液を連続的に通液して吸着・回収される。したがって、本発明の貴金属(金)吸着剤は、都市鉱山やメッキ廃液、或いは金鉱石精錬工程で排出される金含有廃液からの金回収に好適であると言える。When recovering gold from urban mines or plating wastewater, or from gold-containing wastewater discharged in a gold ore refining process, a solution containing gold is continuously passed through a column packed with a precious metal (gold) adsorbent as in this embodiment, and the gold is adsorbed and recovered. Therefore, it can be said that the precious metal (gold) adsorbent of the present invention is suitable for recovering gold from urban mines or plating wastewater, or from gold-containing wastewater discharged in a gold ore refining process.

[海水中での金吸着評価]
<実施例10>
1000ppm金標準液(ナカライテスク社製)を疑似海水を用いて希釈し、初期金濃度が100pptとなるように希釈溶液を調製した。
疑似海水とは、イオン交換水1リットル中に、NaClを24.53g、MgClを5.20g、NaSOを4.09g、CaClを1.16g、KClを0.695g、NaHCOを0.201g、KBrを0.101g、HBOを0.027g、SrClを0.025g及びNaFを0.003g溶解させたものであり、溶解後にNaOH水溶液を加えてpHを8.1に調整することで、海水と同等の組成、pHとした。
得られた希釈溶液200gをポリ試験管に入れ、吸着剤として合成例1の二硫化モリブデン粉末を200mg投入し、転倒回転型撹拌器(トーワラボ社製、ロータ・ミックスRKVSD)で15rpmの回転速度で、168時間撹拌した。
168時間の撹拌時間経過後、0.2μmのシリンジフィルターで濾過を行い、試料溶液中に残存する金濃度を、トリプル四重極型誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP-MS/MS)(アジレント・テクノロジー社製、Agilent8900)で定量した。この時のICP-MS/MSの金濃度検出限界は30pptである。結果を表5に示す。
[Evaluation of gold adsorption in seawater]
<Example 10>
A 1000 ppm gold standard solution (manufactured by Nacalai Tesque) was diluted with simulated seawater to prepare a diluted solution such that the initial gold concentration was 100 ppt.
Simulated seawater is 24.53g of NaCl, 5.20g of MgCl2 , 4.09g of Na2SO4 , 1.16g of CaCl2 , 0.695g of KCl, and NaHCO3 in 1 liter of ion exchange water. 0.201 g of KBr, 0.101 g of KBr, 0.027 g of H 3 BO 3 , 0.025 g of SrCl 2 and 0.003 g of NaF were dissolved, and after dissolving, an aqueous NaOH solution was added to adjust the pH to 8. By adjusting to 1, the composition and pH were equivalent to seawater.
200 g of the obtained diluted solution was placed in a polyethylene test tube, 200 mg of the molybdenum disulfide powder of Synthesis Example 1 was added as an adsorbent, and the mixture was stirred at a rotation speed of 15 rpm using an overturning rotary stirrer (Rotor Mix RKVSD, manufactured by Towarabo Co., Ltd.). , and stirred for 168 hours.
After 168 hours of stirring, filtration was performed using a 0.2 μm syringe filter, and the remaining gold concentration in the sample solution was measured using a triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS/MS) (Agilent). It was quantified using Agilent 8900 (manufactured by Technology Co., Ltd.). The gold concentration detection limit of ICP-MS/MS at this time is 30 ppt. The results are shown in Table 5.

Figure 0007460015000005
Figure 0007460015000005

表5の結果から、実施例10では、168時間後に溶液中に残存する金濃度はICP-MS/MSの検出限界未満であったことから、30ppt未満であることが確認された。したがって、少なくとも70pptの金は吸着・回収されていることになる。 From the results in Table 5, it was confirmed that in Example 10, the gold concentration remaining in the solution after 168 hours was below the detection limit of ICP-MS/MS, and was therefore less than 30 ppt. Therefore, at least 70 ppt of gold is adsorbed and recovered.

海水中に含まれる金の濃度は、ppt(parts per trillion)オーダーである。実施例10の結果から、本発明の貴金属(金)吸着剤は、海水中からpptオーダーの金を吸着回収する用途に好適であると言える。また、海水に限らず、火山性熱水など自然に排出される低濃度の金を含有する溶液からの回収にも好適であると考えられる。The concentration of gold contained in seawater is on the order of ppt (parts per trillion). From the results of Example 10, it can be said that the precious metal (gold) adsorbent of the present invention is suitable for adsorbing and recovering ppt-order gold from seawater. It is also considered to be suitable for recovery from solutions containing low concentrations of gold that are naturally discharged, such as volcanic hydrothermal fluids, not limited to seawater.

本発明の貴金属吸着剤は、貴金属の吸着性能が大きいので、都市鉱山からの回収、メッキ廃液からの回収、金鉱石精錬工程で排出される金含有廃液からの回収、或いは海水、火山性熱水など自然に排出される金含有溶液からの回収などを行う際に、貴金属回収材料として好適に利用することができる。なかでも、金の吸着性能が格段に優れることから、高濃度~極低濃度で金を含有する溶液からの金の回収材料として特に好適に利用することができる。
また、本発明の貴金属回収方法及び貴金属吸着剤の再生方法は、貴金属の回収及び貴金属吸着剤の再生を容易に行うことができ、環境負荷の低減や金属資源の消費の抑制を実現できることから、海、河川、或いは廃棄物等から貴金属を回収する方法として極めて有用である。
The precious metal adsorbent of the present invention has a high adsorption performance for precious metals, and therefore can be suitably used as a precious metal recovery material when recovering precious metals from urban mines, plating waste liquid, gold-containing waste liquid discharged in a gold ore refining process, or gold-containing solutions discharged naturally such as seawater or volcanic hot water, etc. In particular, since the adsorption performance for gold is remarkably excellent, the adsorbent can be particularly suitably used as a gold recovery material from solutions containing gold at high to very low concentrations.
Furthermore, the precious metal recovery method and precious metal adsorbent regeneration method of the present invention enable the recovery of precious metals and the regeneration of precious metal adsorbents to be easily performed, thereby reducing the environmental burden and suppressing the consumption of metal resources, and are therefore extremely useful as methods for recovering precious metals from the sea, rivers, waste, etc.

1 製造装置
2 焼成炉
3 冷却配管
4 回収機
5 排気口
6 開度調整ダンパー
7 観察窓
8 排風装置
9 外部冷却装置
REFERENCE SIGNS LIST 1 Manufacturing device 2 Firing furnace 3 Cooling pipe 4 Recovery device 5 Exhaust port 6 Opening adjustment damper 7 Observation window 8 Exhaust device 9 External cooling device

Claims (7)

二硫化モリブデン粒子で構成される金属硫化物を含有する貴金属吸着剤に、を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸化性溶液で溶解させることで前記を回収する、回収方法。 A method for recovering gold by adsorbing gold onto a noble metal adsorbent containing a metal sulfide composed of molybdenum disulfide particles , and then recovering the gold by dissolving the noble metal adsorbent in an oxidizing solution. 二硫化モリブデン粒子で構成される金属硫化物を含有する貴金属吸着剤に、を吸着させた後に、前記貴金属吸着剤を酸素存在下で加熱し揮発させることにより、前記を回収する、回収方法。 Gold recovery , in which gold is adsorbed on a noble metal adsorbent containing a metal sulfide composed of molybdenum disulfide particles , and then the gold is recovered by heating and volatilizing the noble metal adsorbent in the presence of oxygen. Method. 動的光散乱法により求められる前記二硫化モリブデン粒子のメディアン径D50が10nm以上1000nm以下である、請求項1又は2記載の回収方法。 The method for recovering gold according to claim 1 or 2 , wherein the median diameter D50 of the molybdenum disulfide particles determined by dynamic light scattering is 10 nm or more and 1000 nm or less. 前記二硫化モリブデン粒子の一次粒子の形状が、円盤状、リボン状またはシート状であり、厚さが、3~100nmの範囲である、請求項1又は2記載の回収方法。 The gold recovery method according to claim 1 or 2 , wherein the primary particles of the molybdenum disulfide particles have a disk-like, ribbon-like, or sheet-like shape and a thickness in the range of 3 to 100 nm. BET法で測定される、前記二硫化モリブデン粒子の比表面積が10m/g以上である、
請求項1又は2記載の回収方法。
The specific surface area of the molybdenum disulfide particles, as measured by the BET method, is 10 m 2 /g or more.
3. The method for recovering gold according to claim 1 or 2 .
請求項2に記載の貴金属回収方法によって揮発したモリブデン酸化物を回収した後に、前記モリブデン酸化物を硫化させることにより、二硫化モリブデン粒子で構成される貴金属吸着剤を再生する、貴金属吸着剤の再生方法。 3. A method for regenerating a precious metal adsorbent, comprising recovering molybdenum oxide volatilized by the precious metal recovery method according to claim 2, and then sulfurizing the molybdenum oxide to regenerate a precious metal adsorbent composed of molybdenum disulfide particles . 前記貴金属吸着剤を構成する二硫化モリブデンの粒子動的光散乱法により求められるメディアン径D50が10nm以上1000nm以下であり、
一次粒子の形状が、円盤状、リボン状またはシート状であり、
厚さが、3~100nmの範囲であり、
且つBET法で測定される比表面積が10m/g以上であり、
前記貴金属吸着剤1gあたり、を0.56g以上吸着させてから回収するものである請求項1又は2記載の回収方法。
The median diameter D50 of molybdenum disulfide constituting the noble metal adsorbent determined by a particle dynamic light scattering method is 10 nm or more and 1000 nm or less,
The shape of the primary particles is disc-shaped, ribbon-shaped, or sheet-shaped,
The thickness is in the range of 3 to 100 nm,
and the specific surface area measured by the BET method is 10 m 2 /g or more,
The gold recovery method according to claim 1 or 2, wherein the gold recovery method is performed after adsorbing 0.56 g or more of gold per 1 g of the noble metal adsorbent.
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